DE69015195T2

DE69015195T2 - Telemetrische Sensor zur Detektion mechanischer Deformation eines Gegenstandes mittels Messung der Veränderungen von Magnetfeldstärke.

Info

Publication number: DE69015195T2
Application number: DE69015195T
Authority: DE
Inventors: Donald G Lord; Carl H Tyren
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2010-06-28
Also published as: SE8902330D0; US5297439A; DE69015195D1; WO1991000494A1; JPH04507289A; ES2068405T3; EP0482120A1; EP0482120B1; CA2062815A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor gemäß dem Oberbegriff des anliegenden Patentanspruchs 1.

Stand der Technik

Zur Messung mechanischer Spannung, Verformung oder Kraft ist es bekannt, von Meßsensoren Gebrauch zu machen, denen magnetoelastisches Material zugrunde liegt. Magnetoelastisches Material hat den Vorteil, daß es eine kontaktlose Signalübertragung von einem magnetoelastischen Sensorelement zu einer elektronischen Einheit zwecks Auswertung des Signals von dem Sensorelement ermöglicht.
Die relative magnetische Leitfähigkeit eines magnetoelastischen Elements hängt von der mechanischen Spannung ab, mit der das Element beaufschlagt ist, beispielsweise durch eine Verformung an der Oberfläche, an der es befestigt ist. Während dieses Vorgangs kann eine Signalabtastung mit Hilfe eines Spulensystems erhalten werden, dessen Induktivität durch die magnetische Leitfähigkeit des magnetoelastischen Elements beeinflußt wird.
Ein wichtiger Anwendungsbereich für magnetoelastische Sensoren ist die Drehmomentmessung an rotierenden Wellen, wie dies beispielsweise in der Patentbeschreibung WO 88/00690 dargestellt ist. In diesem Fall ist das magnetoelastische Element an einer rotierenden Welle in zwei axialen Bereichen gemeinsam nebeneinander befestigt, wobei das Element in den zwei Hauptrichtungen der Spannung orientiert ist. Ein Spulensystem, das einerseits aus zwei Sensorselonoiden und andererseits aus einem Erregungssolenoid besteht, welches sich axial über beide Sensorsolenoide erstreckt, ist an der Welle befestigt, die sich axial innerhalb und durch die Solenoide erstreckt.
Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Sensorsolenoide mäßige axiale Versetzungen der rotierenden Welle in bezug auf die Solenoide ohne signifikanten Effekt auf das Ausgangssignal erlauben. Sie haben den Nachteil, daß die Solenoide die rotierende Welle vollständig umschließen verbunden mit dem Erfordernis nach Zugänglichkeit während der Montage und Verwendung.
In der DE 3 624 846 ist ein weiterer Typ eines magnetoelastischen Sensors offenbart. Auf einer Welle sind zwei Bereiche mit einer nicht vorgespannten Schicht magnetoelastischen Materials angeordnet. Die magnetische Leitfähigkeit dieser Schichten ändert sich in Abhängigkeit von der mechanischen Verformung der Welle, insbesondere der durch die Sensoren gemessenen Torsionsspannung. Die Sensoren schließen eine Spule und einen Kondensator ein, die parallel verbunden sind und gemeinsam einen Resonanzkreis bilden. Zwei Resonanzkreise dieses Typs sind durch Draht zu einem elektrischen Kreis verbunden, der ein Spannungssignal erzeugt, das mit dem Drehmoment besagter Welle korrespondiert.
Die GB-A-2 195 184 offenbart einen Signalumformer für die Messung des Drehmoments, das durch eine Welle übertragen wird. Der Signalumformer weist einen passiven Resonanzkreis, der eine Drossel und einen Kondensator einschließt, der auf der Welle befestigt ist, sowie einen Meßkreis auf, der induktiv mit dem Resonanzkreis gekoppelt ist. Die Kapazität des Kondensators verändert sich in Abhängigkeit von der mechanischen Spannung in der Welle. Bei Änderung der Kapazität wird die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises beeinflußt, und diese Frequenz kann durch eine stationäre Spule erfaßt werden, die in dem Meflkreis vorhanden ist und mit der Spule des Resonanzkreises induktiv gekoppelt ist. Der Grad der induktiven Kopplung variiert unter anderem mit der Entfernung.
Mit Blick auf diesen Nachteil gibt es auch Sensorspulen, die die rotierende Welle nicht umgeben, sondern stattdessen mit der Spulenachse symmetrisch orientiert in radialer Richtung der rotierenden Welle gegenüberliegen. Diese Anordnung der Sensorspulen hat jedoch den erheblichen Nachteil, daß das Ausgangssignal nicht nur von der magnetischen Leitfähigkeit des magnetoelastischen Elements abhängt, sondern im großen Maß von der Versetzung der rotierenden Welle relativ zu den Sensorspulen. Ein Verfahren zur Reduzierung des Nachteils ist in der Patentbeschreibung DE 3 620 412 A1 dargestellt. Diese Erfindung kann sich jedoch nur mit relativ kleinen Versetzungen befassen. Keine der bekannten Sensorspulenanordnungen sind vor allem für die detailliertere Analyse von komplexen Spannungssituationen geeignet.
Um eine hohe Genauigkeit des Meßergebnisses zu ermöglichen, ist es für den Sensor wünschenswert, daß er nicht durch irgendeine signifikante Abhängigkeitsbeziehung mit Blick auf den Abstand zwischen der Spule und dem magnetoelastischen Element belastet ist, wie dies bei den bekannten Ausführungen der Fall ist.
Anordnungen für die kontaktlose Übertragung sind als solche in mannigfachen Zusammenhängen bekannt. In einem vollständig verschiedenen Technologiebereich, beispielsweise der Diebstahlsicherungssysteme, ist es bekannt, sogenannte Diebstahlsicherungsetiketten zu verwenden. Solche Systeme bestehen aus einem Detektionssystem, das mit Hilfe elektromagnetischer Mittel den Ort des Diebstahlsicherungsetiketts innerhalb der Detektionszone identifizieren kann, wobei die Detektion im Prinzip auf einem Resonanzphänomen beruht.
Die Patentschrift US-A 4,578,654 beschreibt ein solches Diebstahlsicherungsetikett mit einem LC-Kreis, hergestellt mittels Dickfilmtechnologie und eingeschlossen in dem Etikett. Die Signalübertragung wird mit Hilfe eines Detektionssystems bewirkt, das auch Antennen und einen Sender aufweist. Hochfrequenzenergie von dem Sender regt den LC-Kreis an, wobei er zur Oszillation mit einer vorbestimmten Resonanzfreguenz gebracht wird, die ihrerseits durch einen Empfänger innerhalb des Detektionssystems erfaßt wird. Die Resonanz des LC-Kreises kann ohne Schwierigkeiten innerhalb einer breiten Detektionszone über die Antennen und unabhängig von der Position des LC-Kreises in bezug auf die Antenne erfaßt werden.
Die Diebstahlsicherungsetiketten können jedoch nur erkennen, ob ein Gegenstand innerhalb einer bestimmten Zone vorhanden ist oder nicht. Das Signal vom Etikett enthält deshalb keine Information über eine gemessene Größe oder einen ähnlichen Wert.

Zweck der Erfindung

Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, die Vorteile dieser beiden verschiedenen Technologiebereiche zu verwerten. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine einfache, zuverlässige Messung der Deformation eines Elements zu ermöglichen und das Meßsignal in kontaktloser Weise zu übertragen, ohne daß das Meßsignal durch den Abstand zwischen dem Sensor selbst und dem Detektionssystem beeinflußt wird.
Entsprechend der Erfindung wird dies durch Ausbildung des Sensors mit Charakteristiken erreicht, die in dem kennzeichnenden Teil des anliegenden Anspruchs 1 spezifiziert sind.
Auf Grund der Integration eines magnetoelastischen Elements mit der Spule in einem Resonanzkreis entsprechend der Erfindung bilden diese Komponenten eine Einheit, die einfach an dem zu vermessenden Gegenstand befestigt werden kann. Abhängig von dem erfaßten Meßwert ändert sich die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises, und dessen Frequenz kann mit Hilfe einer hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung abgetastet werden. Entsprechend wird das gemessene Signal zu einer Frequenz verändert, die in kontaktloser Weise mit Hilfe an sich bekannter Hilfsmittel und ohne irgendeine Abhängigkeitsbeziehung mit Blick auf den Abstand zwischen dem Sensor und den Detektionsmitteln erfaßt wird.
Ein weiterer essentieller Vorteil der Ausbildung des Sensors als integrierte Einheit besteht in der Tatsache, daß sie leicht an verschiedenen zu vermessenden Gegenständen angebracht werden kann, selbst wenn letztere während des Meßprozesses kaum zu erreichen sind. Davon abgesehen kann der Sensor zu niedrigen Kosten und einfach als Standardkomponente massenproduziert werden. Weil die Spule nahe und in einer festen Position in bezug auf den Meßkörper montiert werden kann, steht die Spuleninduktion in einem engeren Zusammenhang zu den mechanischen Spannungen, denen der Meßkörper ausgesetzt ist. Folglich ist es möglich, ein starkes und genaues Meßsignal zu erhalten.
Weitere Vorteile und Charakteristika, die die Erfindung abheben, können der nachstehenden Beschreibung entnommen werden, die die Erfindung durch einige verschiedene Ausführungsformen veranschaulicht.

Auflistung der Figuren

Die Beschreibung wird mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen vorgelegt, von denen
Figur 1 ein Blockdiagramm einer Meßeinrichtung zeigt, die einen Sensor gemäß der Erfindung einschließt
Figuren 2, 3 und 4 verschiedene alternative Schemata elektrischer Kreise für den Sensor zeigen und
Figuren 5 und 6 verschiedene praktische Ausführungen des Sensors zeigen.

Beschriebenes Beispiel der Erfindung

Von einem Teil, das in schematischer Weise in Figur 1 gezeigt ist und zu einer Welle 1 gehört, die ein bewegliches Element veranschaulicht, wird angenommen, daß es sich dreht und von einem Drehmoment beaufschlagt ist, das gemessen werden soll. Zu 1 angebracht, beispielsweise mit Hilfe eines Klebstoffs, wodurch das Drehmoment indirekt mit Hilfe einer Verformungsmessung am Schaft 1 gemessen werden kann. Der Sensor 2, dessen detaillierte Ausbildung unten beschrieben wird, wirkt mit einer Detektoreinrichtung 3 zusammen, die auf einem Befestigungselement angeordnet ist, beispielsweise die Stützstruktur der Welle 1 oder eine ähnliche Einrichtung. Die Detektoreinrichtung 3 weist einen Sender und einen Empfänger für elektromagnetische Wellen innerhalb eines Hochfrequenzbandes auf, von denen beide von einer gewöhnlichen Antenne 5 Gebrauch machen. In der Figur sind der Sender und der Empfänger in einer gewöhnlichen elektronischen Einheit 6 integriert, die auch Mittel zur Signalverarbeitung von Signalen des Sensors 2 aufweist. Auch in diesem Fall ist eine Anzeigeeinheit 7 mit der elektronischen Einheit 6 verbunden, wobei besagte Anzeigeeinheit dazu bestimmt ist, einen gemessenen Wert vom Sensor 2 anzuzeigen. Statt der Anzeige eines gemessenen Wertes kann das korrespondierende Signal von der elektronischen Einheit 6 selbstverständlich auch zur Anwendung in gesteuerten verschiedenen Prozessen verwendet werden, und es ist beispielsweise möglich, von dem Signal Gebrauch zu machen, um den Antrieb der Welle 3 zu entkuppeln, falls ein bestimmter gemessener Wert überschritten wird.
Ein einfacher Typ eines Sensors 2 ist in Figur 2 dargestellt, welche ein Schema eines elektrischen Kreises für den Sensor 2 zeigt. In diesem Fall bilden eine Spule 8 und ein Kondensator 9 zusammen einen elektronischen Resonanzkreis 10. Die Spule 8 ist mit einem Magnetkern aus einem magnetoelastischen Material versehen, nachstehend als magnetoelastisches Element 11 bezeichnet, und ist dazu bestimmt, an der äußeren Oberfläche der Welle 1 befestigt zu werden. Das magnetoelastische Element 11 bildet den Maßkörper des Sensors.
Die Spule 8 ist demnach induktiv mit dem magnetoelastischen Element 11 verbunden. Vorzugsweise ist das magnetoelastische Element aus einem amorphen Material hergestellt. In diesem Fall bilden die zwei Leiter 12, 13, die die Spule 8 und den Kondensator 9 verbinden, zusammen mit der Spule 8 auch eine integrierte Antenne, die für den Empfang und das Senden elektromagnetischer Wellen von und zu der Detektoreinrichtung 3 geeignet ist.
Figur 3 zeigt ein modifiziertes Ausführungsbeispiel eines Sensors 2, das dem Sensor in Figur 2 entspricht, jedoch zusätzlich mit einer gesonderten Antenne 14, die parallel zu der Spule 8 und dem Kondensator 9 angeordnet ist.
Figur 4 zeigt des weiteren eine modifiziertes Ausführungsbeispiel, bei dem das magnetoelastische Element 11 indirekt mit der Spule 8 über einen induktiven Leiter 15 verbunden ist.
Figur 5 zeigt ein Beispiel, das darstellt, wie der Sensor 2 körperlich ausgebildet werden kann. Das magnetoelastische Element 11 ist als ein dünner Streifen 16 oder als eine Platte ausgebildet, auf dessen Oberseite eine elektrische Spule 8 in einer vorbestimmten Position befestigt ist. Die Spule 8 ist als eine flache Spirale ausgebildet, die parallel mit dem Kondensator 9 und einer Antennenschleife 14 entsprechend dem in Figur 3 gezeigten Kreisschema verbunden ist. Der Kondensator 9 und die Antenne 14 sind in analoger Weise ebenfalls an der Oberseite des Elements 11 befestigt. Die Spule 8 ist aus einem Drahtmaterial oder alternativ dazu aus einem dünnen Folienmaterial hergestellt. Der Kondensator 9 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er wie die Spule 8 und der Streifen 16 flach ist, so daß der gesamte Sensor im wesentlichen eine flache und dünne Konfiguration hat. In Figur 5 ist der Streifen 16 überproportional dick gezeigt. In der Praxis kann er sehr dünn in einer Größenordnung von 30 um oder zumindest weniger als 1 mm gefertigt werden. Der Streifen 16 wie auch der gesamte Sensor 2 sind deshalb flexibel und können ohne weiteres entsprechend der Oberfläche des Objektes der Messung 1 geformt werden. Zwischen der einen Seite der Spule 8, des Kondensators 9 und der Antenne 14 und der anderen Seite des magnetoelastischen Elements 11 befindet sich eine elektrische Isolation, z.B. in Form einer dünnen Keramikscheibe (nicht gezeigt). Auch die in Figur 5 gezeigte Leitung, die in Querrichtung das andere Ende der Spule 8 und den Kondensator 9 verbindet, ist elektrisch von der Spule 8 isoliert. Auf diese Weise bilden der Resonanzkreis 10 und das magnetoelastische Element 11 eine Einheit, die einfach zu handhaben und an der Welle 1 oder einem anderen zu messenden Gegenstand angebracht werden kann.
Figur 6 veranschaulicht ein modifiziertes Ausführungsbeispiel der Spule 8 des Sensors 2 und des magnetoelastischen Elements 11. Das magnetoelastische Element 11, das den Kern der Spule 8 bildet, wird in diesem Fall durch eine Anzahl von zueinander parallelen Leitern 19 gebildet, um eine Schleife zu bilden. Die die elektrischen Leitern 9 bildende Spule 8 sind im wesentlichen in rechten Winkeln orientiert in Bezug zu Drähten 18 aus dem elastomagnetischen Material, so daß sie zusammen ein Netzwerk einer ineinandergreifenden Struktur ähnlich einem Gewebe bilden. Mit dieser Sensoranwendung ist die elektrische Spule 8 zusätzlich mit dem Kondensator 9 und der Antenne 14 verbunden, welche jedoch in Figur 6 nicht gezeigt sind. Der Kondensator 9 kann vorzugsweise auf die Oberseite der gewebeähnlichen Struktur angebracht werden, so daß sie zusammen eine integrierte Einheit bilden. Die Antenne 14 kann ebenfalls auf der Oberseite der gewebeähnlichen Struktur plaziert oder so angeordnet werden, daß sie letztere an ihrem Umfang umgibt.
Um die Handhabung zu erleichtern, können das Gewebe, der Kondensator 9 und die Antenne 14 zusätzlich in ein umgebendes Gehäuse eingebettet sein. Das Gehäuse mag beispielsweise aus einem dünnen Filmmaterial aus Kunststoff bestehen. Die gesamte Einheit kann auf einfache Weise an der Welle 1 mittels Klebung, Vulkanisation oder ähnlicher Mittel angebracht werden. Die Elastizität des Gehäuses darf jedoch nicht zu groß sein. Das Gehäuse oder der Film müssen aus einem Material bestehen, das zur Übertragung der vorhandenen Spannungen oder Deformationen auf die magnetoelastischen Drähte 18 geeignet ist.
Die konkrete Konfiguration des Meßsensors 2 kann auch als weitere, alternative Ausbildungsformen gestaltet werden. Die Spule 8 und der Kondensator 9 können beispielsweise als Leiter ausgebildet werden, die in einem Kunststofflaminat in einer Schicht eingebettet sind, in die Drähte aus magnetoelastischem Material fest verbunden mit besagtem Kunststofflaminat eingebettet sind. Eine charakteristische Gemeinsamkeit aller Ausführungsbeispiele besteht jedoch in der Tatsache, daß der Resonanzkreis 10 fest mit dem magnetoelastischen Element 11 verbunden ist, um eine integrierte Einheit herzustellen. Des weiteren ist die Spule 8 in unmittelbarer Nähe und in einer festen Position in Bezug zu dem magnetoelastischen Element 11 angeordnet. Der Kondensator 9 und, sofern vorhanden, eine separate Antenne 14 werden vorzugsweise ebenfalls in eine solche Einheit ingetriert. Die Spule 8 und der Kondensator 9 können, wie vorgesehen, natürlich in Praxis auch als eine Vielzahl von miteinander zusammenwirkenden Spulen und/oder Kondensatoren ausgebildet sein, die gemeinsam einen Resonanzkreis 10 bilden.
Bei Anwendung zur Messung eines Drehmomentes an der rotierenden Welle 1 entsprechend Figur 1 arbeiten die beschriebenen Meßsensoren 2 wie folgt. Das auf die Welle 1 wirkende Drehmoment bewirkt eine mechanische Spannung und eine entsprechende Verformung an besagter Wellenoberfläche. Der Meßsensor 2, der in einer fixierten Position fest an der Welle 1 angebracht ist, und zwar mit dem magnetoelektrischen Element 11 der Welle gegenüberliegend, wird folglich mit einer entsprechenden mechanischen Spannung und Verformung beaufschlagt. Dies bewirkt eine Veränderung der magnetischen Leitfähigkeit, was eine Veränderung der Induktivität der Spule 8 zur Folge hat, die einen Teil des Resonanzkreises 10 bildet. Als Konsequenz davon ändert sich die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises 10 ebenfalls.
Mit Hilfe des in der elektronischen Einheit 6 enthaltenen Senders wird eine elektromagnetische Strahlung oder genauer ein Radiosignal über die Antenne 15 zu dem Meßsensor 2 gesendet. Der Sender ist zum Aussenden von Radiosignalen mit verschiedenen, aber definierten Frequenzen ausgebildet. Anfänglich emitiert der Sender ein Signal mit einer Kippfrequenz innerhalb des Frequenzbandes, das für den gegebenenen Resonanzkreis 10 anwendbar ist.
Sofern das emittierte Signal bei einer Frequenz gesendet wird, die der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises 10 entspricht, der im gegebenen Fall vorgesehen ist, wird der Resonanzkreis zum Selbstoszillieren angeregt und veranlaßt. Deshalb arbeitet er auch als Radiosender, dessen emittiertes Signal durch den Empfänger der Elektronikeinheit 6 aufgenommen wird. Sobald das Signal auf diese Weise empfangen wird, ist sicher, daß der Resonanzkreis 10 den Zustand der Selbstoszillation erreicht hat, und seine jeweilige Resonanzfrequenz kann entsprechend der festgelegten Frequenz des Senders berechnet werden. Diese Frequenz bildet demnach ein Maß für die Verformung des magnetoelastischen Elements 11 und kann entsprechend dazu verwendet werden, das Drehmoment, mit dem die Welle 1 beaufschlagt ist, in an sich bekannter Weise zu berechnen.
Der Sender und der Empfänger der elektronischen Einheit 6 sind zusätzlich, wie an sich im Radiobereich gut bekannt, einander angepaßt, so daß die Senderfrequenz sukzessiv und automatisch in der Weise variiert werden kann, daß sichergestellt ist, daß der Resonanzkreis einer kontinuierlichen Selbstoszillation unterliegt, selbst wenn seine Frequenz auf Grund der Tatsache verändert wird, daß sich die Belastung, der das magnetoelastische Element ausgesetzt ist, ändert. Die Frequenz, bei der der Resonanzkreis 10 oszilliert, bildet immer einen Meßwert, der die jeweilige Verformung des zu vermessenden Gegenstandes repräsentiert.
Der Meßsensor 2 kann selbstverständlich in einer solchen konventionellen Art verwendet werden, um andere Größen zu erfassen, wie Kraft, Druck etc., die direkt oder indirekt von der mechanischen Verformung abgeleitet werden können.
Die Frequenz, die entsprechend eine gemessene Variable repräsentiert, ist, zumindest soweit es vernünftige Abmessungen betrifft, vollständig unabhängig von dem Abstand zwischen dem Meßsensor 2 und der Detektoreinrichtung 3. Die besten Verhältnisse für die Signalübertragung sind gegeben, falls der Resonanzkreis 10 des Meßsensors 2 mit einer separaten Antenne 14 entsprechend dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgestattet ist. Folglich kann ein genaues und starkes Meßsignal gleichfalls erhalten werden, falls der zu vermessende Gegenstand sich in bezug auf die Detektoreinrichtung bewegt. Die separate Antenne l4 bildet nämlich gemeinsam mit dem Kondensator 9 einen geschlossenen Kreis, in dem ein kräftiger Strom pulsieren kann und ein entsprechendes kräftig emittiertes Signal von der Antenne 14 verursacht. Falls eine Antenne 14 nicht verwendet wird, begrenzt die Induktion der Spule 8 einen solch starken Strom. Aus demselben Grund hat die veränderte Frequenz des Resonanzkreises eine bessere Auflösung und hat ein genaueres Meßergebnis zur Folge, wenn die Induktion der Spule geändert wird, falls von einer gesonderten Antenne 14 Gebrauch gemacht wird. Die Antenne 5 der elektronischen Einheit kann alternativ jeweils in Form von zwei separaten Antennen für den Sender oder Empfänger ausgebildet werden.
Der Kapazitätswert des Kondensators muß im Verhältnis zu dem Induktionswert der Spule gewählt werden und, falls erforderlich, in Bezug zur Antenne 14, so daß die Resonanzfrequenzen des Resonanzkreises innerhalb eines gewünschten Frequenzbandes gehalten werden und nicht eine obere Frequenzgrenze überschreitet, um sicherzustellen, daß das magnetoelastische Element in der Lage ist, an der Resonanz teilzunehmen. Ein geeignetes Frequenzband könnte zwischen 100 kHz und 100 MHz liegen.
Für weiterentwickelte Ausführungsformen können mehrere Meßsensoren an demselben zu vermessenden Gegenstand verbunden werden, wobei jeder davon verschiedene Größen abtastet, z.B. in verschiedene Richtungen wirkende Kräfte. In diesen Fällen können die gleichen Detektoreinrichtungen für mehrere Meßsensoren verwendet werden, vorausgesetzt, daß jede von ihnen identifiziert werden kann, beispielsweise mit Hilfe der Resonanzfrequenz innerhalb verschiedener Frequenzbänder. Obwohl viele Vorteile erzielt werden, falls Spule 8 und Kondensator 9 parallel zueinander verbunden werden, besteht die Möglichkeit, sie stattdessen miteinander in Serie zu verbinden. In diesem Fall ist es nicht notwendig für sie, einen geschlossenen Kreis zu bilden.
Der Schutzbereich der Erfindung ist nicht allein auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern schließt auch andere Ausführungsfbeispiele entsprechend dem ein, was in den anliegenden Ansprüchen enthalten ist und wo die Durchlässigkeit des magnetoelastischen Elements die Resonanzfrequenz eines Systems beeinflußt.

Claims

1. Sensor zur Detektion mechanischer Einflüsse auf einen zu vermessenden Gegenstand (1) mit:

einem Element (11) aus magnetoelastischem Material und einem elektrischen Resonanzkreis (10) mit einer elektrischen Spule (8), die induktiv mit besagtem Element (11) gekoppelt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Element (11) und besagter Kreis (10) zu einer Einheit integriert sind, die fest an besagtem, zu vermessendem Gegenstand (1) angebracht ist, um Spannungen oder Verformungen bei besagtem, zu vermessendem Gegenstand (1) zu erfassen und

daß eine Antenne (14) mit besagtem Resonanzkreis zum drahtlosen Empfang und Senden elektromagnetischer Energie verbunden ist, wobei die gesendete Energie besagten Kreises ein Meßsignal bildet.

2. Sensor nach Anspruch 1, bei dem besagtes Element (11) aus amorphem Material hergestellt ist.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem besagtes Element (11) und besagter elektrischer Resonanzkreis (10) benachbart zueinander in einer im wesentlichen flachen Konfiguration angeordnet sind.

4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem besagter Resonanzkreis (10) ferner einen Kondensator (9) aufweist, der parallel mit besagter Spule (8) verbunden ist.

5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem besagte Antenne (14) parallel mit besagter Spule (8) verbunden ist.

6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem besagtes Element (11) und besagte Spule (8) eine ineinandergeschachtelte Struktur bilden.

7. Sensor nach Anspruch 6, bei dem besagte ineinandergeschachtelte Struktur aus einem Netzwerk von magnetoelastischen Drähten (18) und elektrischen Leitern (19) besteht.

8. Sensor nach Anspruch 6 oder 7, bei dem besagte ineinandergeschachtelte Struktur des weiteren elektrisches Isolationsmaterial aus einer Keramikzusammensetzung aufweist.

9. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem besagte Spule, besagter Kondensator (9) und besagte Antenne (14) derart relativ zueinander dimensioniert sind, daß eine Resonanzfrequenz des besagten elektrischen Resonanzkreises (10) innerhalb eines Hochfrequenzbandes liegt.

10. Eine Einrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Meßsignalen von einem Sensor, der einen mechanischen Einfluß auf ein zu vermessendes Objekt erfaßt, wobei besagter Sensor aufweist:

ein Element (11) aus magnetoelastischem Material und einen elektrischen Resonanzkreis (10) mit einer elektrischen Spule (8), die induktiv mit besagtem Element (11) gekoppelt ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein kombinierter Sender und Empfänger (6) von elektromagnetischer Energie innerhalb eines Hochfrequenzbandes in der Nähe besagten zu vermessenden Gegenstandes (1) vorgesehen ist;

daß besagte Kombination aus Sender und Empfänger (6) vorgesehen ist, um besagten Resonanzkreis (10) anzuregen und daß ein Empfänger besagter Kombination aus Sender und Empfänger (6) vorgesehen ist, um eine Resonanzfrequenz des besagten Resonanzkreises (10), Variationen besagter Resonanzfrequenz zu erfassen, die ein Meßsignal entsprechend der Verformung besagten zu vermessenden Gegenstandes (1) bildet.