EP0222798A1 - Sensoranordnung - Google Patents

Sensoranordnung

Info

Publication number
EP0222798A1
EP0222798A1 EP19860902790 EP86902790A EP0222798A1 EP 0222798 A1 EP0222798 A1 EP 0222798A1 EP 19860902790 EP19860902790 EP 19860902790 EP 86902790 A EP86902790 A EP 86902790A EP 0222798 A1 EP0222798 A1 EP 0222798A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
measuring
measuring tube
sensor arrangement
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19860902790
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Dobler
Hansjörg Hachtel
Karl Roll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0222798A1 publication Critical patent/EP0222798A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/2006—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
    • G01D5/2013—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils by a movable ferromagnetic element, e.g. a core
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/2006—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
    • G01D5/202—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils by movable a non-ferromagnetic conductive element

Definitions

  • the invention is based on a sensor arrangement according to the type of the main claim.
  • the sensor consists of a measuring tube and a coil which is wound in one layer and uniformly on a core and is connected to a voltage divider or bridge circuit.
  • This results in an S-shaped calibration curve.
  • their flattening at the beginning and at the end falsifies the measurement result.
  • It is known to linearize the course of the calibration curve with the aid of amplifiers whose amplification factor changes as a function of the input voltage level.
  • each individual sensor type is assigned a specially adapted electronics unit.
  • the amplification factor in electronic units designed in this way is relatively strongly dependent on the level of the ambient temperature because of the necessary connection with non-linear resistors.
  • the sensor arrangement according to the invention with the characterizing features of the main claim has the opposite partly that the calibration curve is almost linear over the entire measuring range. There is therefore always a proportional relationship between the measurement signal change ( ⁇ U M ) and the change in immersion depth ( ⁇ S) of the coil in the measuring tube. This is possible with the help of simple structural measures. Furthermore, even with a constant amplification factor over the almost entire measuring range, ie over the entire coil length, a sufficiently precise proportional measuring voltage (U M ) can be generated at the output of the evaluation circuit.
  • FIG. 1 shows a circuit representation of the exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a section through a sensor arrangement in a simplified representation
  • FIG. 3 shows a non-linear calibration curve according to the prior art
  • FIGS. 4, 5 and 6 each show a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 2.
  • FIG. 1 shows an evaluation circuit in which an alternating current generator 10 feeds a measuring coil 11 with a high-frequency alternating current.
  • the measuring coil 1 1 is connected to the series resistor 13 to form a voltage divider 14.
  • a resistor 12 is connected in parallel with the measuring coil 11.
  • a diode 15 is connected in series with the series resistor 13.
  • a capacitor 16 is connected in parallel with the resistor 12.
  • Low-pass filter 19 is connected to the tap of the voltage divider 14 for smoothing the measured values.
  • a conventionally known amplifier circuit 20, which has two resistors 21, 22 and an operational amplifier 23, is connected in series with the low-pass filter 19.
  • a metallic measuring core 26 is shown, which is movable in a measuring tube 27.
  • the measuring tube 27 consists of a tubular carrier element 28, 28a made of non-electrically conductive material and an external tubular body 29.
  • the measuring coil 11 is wound in one layer on the carrier element 28.
  • the inner wall of the tubular body 29 has a central cylindrical region 29b and then two conically widening end regions 29a, 29c.
  • the end region 29a is longer than the end region 29c. This results in different radial distances Y between the measuring coil 11 and the inner wall of the tubular body 29.
  • the measuring coil 11 and the tubular body 29 are arranged in a fixed position relative to one another.
  • the measuring core 26 plunges into the measuring tube 27 and thus into the measuring coil 11, ie the measuring coil 11 and the measuring core 26 are moved relative to one another. Because of the eddy current effect, the alternating current resistance of the measuring coil 11 changes. Eddy currents are formed on the electrically highly conductive surface of the inner wall of the tubular body 29 facing the measuring coil 11, which change the alternating current resistance of the measuring coil 11 and thus the applied voltage, ie the measuring coil 11 becomes subdued. This eddy current formation is - provided a homogeneous magnetic field of the measuring coil - dependent on the size of the air gap, ie on the size of the distance Y.
  • the S-shaped calibration curve 30 shown in FIG. 3 is obtained without damping the coil by the tubular body 29 and shows the course of the applied measuring voltage U M over the immersion depth S of the measuring core in the measuring coil.
  • the flattenings at the beginning and at the end of the calibration curve 30 are caused by the linearity error of the voltage divider 14 or bridge circuit and by the inhomogeneous magnetic field of the measuring coil. This inhomogeneous magnetic field of the measuring coil is due to the lower formation of the magnetic field at the two ends of the measuring coil.
  • the windings of the left and right half of the coil work together to generate the alternating magnetic field, whereas, at the end of the measuring coil, either the windings on the left or right thereof are missing. These deviations from the homogeneity are greater the closer you get to the two coil ends. If the air gap to the measuring tube 27 is enlarged in the two end regions of the measuring coil compared to the central region, the eddy current formation in the end regions is reduced, so that the measuring coil is less damped by the tubular body 29 in the end regions. The measuring coil 11 is therefore less damped in the end regions 29a, 29c with the low magnetic field than in the middle region 29b with the high magnetic field.
  • the magnetic field of the measuring coil 11 can be influenced to such an extent that both the linearity errors of the voltage divider 14 or bridge circuit and the measuring errors of the coil 11 caused by the usually inhomogeneous magnetic field are compensated for.
  • FIG. 4 shows a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 2.
  • the measuring coil 11 is wound on a sleeve 35 made of non-electrically conductive material, which is movable in a metallic measuring tube 36.
  • the meas tube 36 has a uniform inner diameter over its entire length.
  • the sleeve 35 has a central region 35b with the same wall thickness and two end regions 35a, 35c which reinforce conically towards the ends of the sleeve 35, so that the openings of the sleeve 35 are reduced.
  • the end region 35c which is first inserted into the measuring tube 36, is shorter than the other end region 35a and has a larger diameter at the end of the sleeve 35.
  • the sleeve 35 is arranged on a metallic core 37, which has the same function as the tubular body 29 in FIG. 2.
  • the measuring coil 11 If the measuring coil 11 is immersed in the measuring tube 36 with the sleeve 35 and the core 37 arranged fixed to it, the measuring coil 11 generates eddy currents on the surface of the core 37 which change the AC resistance of the measuring coil 11. Since in the area 35a, 35c this surface of the core 37 is further away from the measuring coil 11, the eddy current formation in these areas is also less than in the area 35b. As already described above, the measuring coil 11 is damped differently, so that a linear calibration curve is produced at the output of the evaluation circuit.
  • the measuring coil 11 is preferably wound in one layer on a core 40, preferably made of non-electrically conductive material, which is movable in a metal measuring tube 41.
  • the measuring tube 41 itself has a uniform inner diameter over its entire length.
  • a sleeve 42 or 43 made of metallic material is arranged on the inner wall of the measuring tube 41.
  • 3 eide sleeves 42, 43 are conical and each taper towards the opening of the measuring tube 41.
  • the opening diameter of the measuring tube is smaller than its inner diameter in the area Ula between the two sleeves k 2, 43.
  • the sleeve 42 can be made shorter than the sleeve 43. Both Sleeves 42, 43 have approximately the same opening diameter.
  • the S-shaped characteristic curve shown in FIG. 3 is based on the change in the AC resistance of the measuring coil due to the known eddy current effect.
  • the formation of the eddy currents on the metallic inside of the measuring tube 41 can be changed by the sleeves 42, 43 so that the calibration curve in FIG. 3 is almost linear. If the measuring core 40 with the measuring coil 11 is now immersed in the measuring tube 41, the distance Y between the measuring coil 11 and the inside of the measuring tube 41 increases due to the sleeve 42, the deeper the measuring core 40 penetrates into the measuring tube 41. Corresponding to this change in the distance Y, based on the eddy current formation in the measuring tube 41 with a constant inner diameter, more eddy currents are generated.
  • the measuring coil 11 is damped differently and thus the calibration curve is linearized. If the measuring core 40 is located in the region 41a of the measuring tube 41 with a constant inner diameter, i.e. Without an additional sleeve 42, 43, a linear calibration curve is also generated.
  • FIG. 6 shows a reversal of the embodiment of Figure 5.
  • B. PVC, Plexiglas tubular body 45, the measuring coil 11 is wound.
  • a metallic sleeve 47 or 48 is arranged on the metallic measuring core 46 at both ends. Both sleeves 47, 48 are designed to expand conically towards the respective ends of the measuring core 1 + 6.
  • the sleeve 47 which first dips into the tubular body 45, can be shorter than the sleeve 48. Between the two sleeves 47, 48 there is again a region 46a with a constant diameter.
  • the mode of operation when the measuring core 46 is immersed in the tubular body 45 is described analogously to that in FIG. 5.
  • the sleeve 47 corresponds to the sleeve 42 and the sleeve 48 corresponds to the sleeve 43 in their mode of operation.
  • the sensor arrangement can also be operated using the inductive method. The same conditions apply accordingly.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

Sensoranordnung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Anordnung besteht der Sensor aus einem Meßrohr sowie einer Spule, die einlagig und gleichmäßig auf einen Kern gewickelt ist und in eine Spannungsteiler- oder Brückenschaltung geschaltet ist. Dabei ergibt sich eine S-förmige Eichkurve. Deren Abflachungen am Anfang und am Ende verfälschen aber das Meßergebnis. Es ist bekannt, mit Hilfe von Verstärkern, deren Verstärkungsfaktor sich abhängig von der Eingangsspannungshöhe ändert, den Verlauf der Eichkurve zu linearisieren. Dies hat jedoch den Nachteil, daß jedem einzelnen Sensortyp eine speziell dafür angepaßte Elektronikeinheit zuzuordnen ist. Ferner ist der Verstärkungsfaktor bei so konzipierten Elektronikeinheiten wegen der dazu notwendigen Beschaltung mit nicht linearen Widerständen relativ stark von der Höhe der Umgebungstemperatur abhängig.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Sensoranordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vor teil, daß die Eichkurve über den gesamten Meßbereich nahezu linear verläuft. Es besteht somit stets ein proportionales Verhältnis zwischen Meßsignalänάerung (Δ UM ) und Eintauchtiefenänderung (ΔS) der Spule in das Meßrohr. Dies ist mit Hilfe einfacher baulicher Maßnahmen möglich. Ferner kann auch bei einem konstanten Verstärkungsfaktor über den nahezu gesamten Meßbereich, d.h. über die gesamte Spulenlänge, eine hinreichend genaue proportionale Meßspannung (UM) am Ausgang der Auswerteschaltung erzeugt werden.
Durch die in den Unt eransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden .Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine schaltungsgemäße Darstellung des Ausführungsbeispiels, Figur 2 einen Schnitt durch eine Sensoranordnung in vereinfachter Darstellung, Figur 3 eine nicht lineare Eichkurve nach dem Stand der Technik und die Figuren 4 , 5 und 6 je eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Figur 2.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist eine Auswerteschaltung dargestellt, in der ein Wechselstromgenerator 10 eine Meßspule 11 mit einem hochfrequenten Wechselstrom speist. Die Meßspule 1 1 ist mit dem Vorwiderstand 13 zu einem Spannungsteiler 14 verschaltet. Parallel zur Meßspule 11 ist ein Widerstand 12 geschaltet. In Reihe zum Vorwiderstand 13 liegt eine Diode 15. Ferner ist parallel zum Widerstand 12 ein Kondensator 16 geschaltet. Ein aus einem Widerstand 17 und einem Kondensator 18 bestehender Tiefpaß 19 ist zur Glättung der Meßwerte mit dem Abgriff des Spannungsteilers 14 verbunden. Ferner ist in Reihe zum Tiefpaß 19 eine herkömmlich bekannte Verstärkerschaltung 20 geschaltet, die zwei Widerstände 21, 22 und einen Operationsverstärker 23 aufweist.
In Figur 2 ist ein metallischer Meßkern 26 dargestellt, der in einem Meßrohr 27 beweglich ist. Das Meßrohr 27 besteht aus einem, aus nicht elektrisch leitfähigem Stoff bestehendem rohrförmigen Trägerelement 28, 28a und einem außenliegenden Rohrkörper 29. Auf dem Trägerelement 28 ist die Meßspule 11 einlagig gewickelt. Die Innenwand des Rohrkörpers 29 hat einen mittleren zylindrischen Bereich 29b und anschließend zwei sich konisch erweiternde Endbereiche 29a, 29c. Der Endbereich 29a ist länger als der Endbereich 29c. Somit ergeben sich unterschiedliche radiale Abstände Y zwischen Meßspule 11 und der Innenwand des Rohrkörpers 29. Die Meßspule 11. und der Rohrkδrper 29 sind ortsfest zueinander angeordnet.
Soll eine Position eingestellt oder eine Längenänderung bestimmt werden, so taucht der Meßkern 26 in das Meßrohr 27 und somit in die Meßspule 11 ein, d.h. die Meßspule 11 und der Meßkern 26 werden relativ zueinander bewegt. Dabei verändert sich wegen des Wirbelstromeffektes der Wechselstromwiderstand der Meßspule 11. Auf der der Meßspule 11 zugewandten, elektrisch gut leitfähigen Oberfläche der Innenwand des Rohrkörpers 29 bilden sich Wirbelströme, die den Wechselstromwiderstand der Meßspule 11 und damit die anliegende Spannung verändern, d.h. die Meßspule 11 wird gedämpft. Diese Wirbelstromausbildung ist - ein homogenes Magnetfeld der Meßspule vorausgesetzt - abhängig von der Größe des Luftspalts, d.h. von der Größe des Abstandes Y. Je größer dieser Abstand Y ist, desto schwächer ist die Wirbelstromausbildung, und die Meßspule wird schwächer gedämpft. Bei Verwendung einer gleichmäßig gewickelten Meßspule 11 ergibt sich - ohne Bedämpfung der Spule durch den Rohrkörper 29 - die in Figur 3 dargestellte S-förmige Eichkurve 30, die den Verlauf der anliegenden Meßspannung UM über die Eintauchtiefe S des Meßkerns in der Meßspule aufzeigt. Die Abflachungen am Anfang und am Ende der Eichkurve 30 sind durch den Linearitätsfehler der Spannungsteiler- 14 bzw. Brückenschaltung und durch das inhomogene Magnetfeld der Meßspule bedingt. Dieses inhomogene Magnetfeld der Meßspule ist auf die geringere Ausbildung des magnetischen Feldes an den beiden Enden der Meßspule zurückzuführen. Im mittleren Bereich der Meßspule wirken zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes die Windungen der linken und der rechten Spulenhälfte zusammen, während hingegen am Ende der Meßspule entweder die links oder rechts davon liegenden Wicklungen fehlen. Diese Abweichungen von der Homogenität sind dabei umso größer, je näher man zu den beiden Spulenenden kommt. Wird nun in den beiden Endbereichen der Meßspule der Luftspalt zum Meßϊohr 27 gegenüber dem mittleren Bereich vergrößert, so wird die Wirbelstromausbildung in den Endbereichen verringert, so daß die Meßspule in den Sndbereichen durch den Rohrkörper 29 weniger gedämpft wird. Es wird also die Meßspule 11 in den Sndbereichen 29a, 29c mit dem geringen magnetischen Feld weniger gedämpft als im mittleren Bereich 29b mit dem hohen magnetischen Feld. Das magnetische Feld der Meßspule 11 kann dadurch soweit beeinflußt werden, daß sowohl die Linearitätsfehler der Spannungsteiler- 14 bzw. άer Brückenschaltung, als auch die durch das üblicherweise inhomogene Magnetfeld bedingten Meßfehler der Spule 11 ausgeglichen werden.
In Figur 4 ist eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Figur 2 dargestellt. Die Meßspule 11 ist auf eine aus nicht elektrisch leitendem Stoff hergestellte Hülse 35 gewickelt, die in einem metallischen Meßrohr 36 beweglich ist. Das Meß röhr 36 hat über seine ganze Länge einen einheitlichen Innendurchmesser. Die Hülse 35 weist einen mittleren Bereich 35b mit gleicher Wandstärke auf und zwei sich konisch zu den Enden der Hülse 35 hin verstärkende Endbereiche 35a, 35c, so daß die Öffnungen der Hülse 35 verkleinert werden. Der Endbereich 35c, der zuerst in das Meßrohr 36 eingeführt wird, ist kürzer als der andere Endbereich 35a ausgebildet und hat am Ende der Hülse 35 einen größeren Durchmesser. Die Hülse 35 ist auf einem metallischen Kern 37 angeordnet, der die gleiche Funktion hat wie der Rohrkörper 29 in Figur 2.
Taucht die Meßspule 11 mit der zu ihr ortsfest angeordneten Hülse 35 und dem Kern 37 in das Meßrohr 36 ein, so erzeugt die Meßspule 11 auf der Oberfläche des Kerns 37 Wirbelströme, die den Wechselstromwiderstand der Meßspule 11 verändern. Da im Bereich 35a, 35c diese Oberfläche des Kerns 37 weiter von der Meßspule 11 entfernt ist, ist die Wirbelstromausbildung in diesen Bereichen auch geringer als im Bereich 35b. Wie bereits oben beschrieben, wird dadurch die Meßspule 11 unterschiedlich gedämpft, so daß am Ausgang der Auswerteschaltung eine lineare Eichkurve entsteht.
In Figur 5 ist eine weitere Abwandlung des Ausführunβsbeispiels dargestellt. Die Meßspule 11 ist auf einen vorzugsweise aus nicht elektrisch leitfähigem Stoff hergestellten Kern 40 vorzugsweise einlagig aufgewickelt, der in einem metallichen Meßrohr 41 beweglich ist. Daß Meßrohr 41 selbst hat über seine ganze Länge einen einheitlichen Innendurchmesser. In beiden Öffnungen des .Meßrohrs 41 ist je eine Hülse 42 bzw. 43 aus metallischem Werkstoff an der Innenwand des Meßrohrs 41 angeordnet. 3eide Hülsen 42 , 43 sind konisch ausgebildet und verjüngen sich jeweils zur Öffnung des Meßrohrs 41 hin. Dadurch ist jeweils der Öffnungsdurchmesser des Meßrohrs kleiner als sein Innendurchmesser im Bereich Ula zwischen den beiden Hülsen k 2 , 43. Die Hülse 42 kann dabei kürzer ausgebildet sein als die Hülse 43 . Beide Hülsen 42, 43 haben aber etwa gleichen Öffnungsdurchmesser.
Auch beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 beruht die in Figur 3 dargestellte S-förmige Kennlinie auf der Änderung des Wechselstromwiderstandes der Meßspule durch den bekannten Wirbelstromeffekt. Die Ausbildung der Wirbelströme auf der metallischen Innenseite des Meßrohrs 41 ist durch die Hülsen 42, 43 so zu verändern, daß die Eichkurve in Figur 3 nahezu linear verläuft. Taucht nun der Meßkern 40 mit der Meßspule 11 in das Meßrohr 41 ein, so wird aufgrund der Hülse 42 der Abstand Y zwischen der Meßspule 11 und der Innenseite des Meßrohrs 41 immer größer, je tiefer der Meßkern 40 in das Meßrohr 41 eindringt. Entsprechend dieser Änderung des Abstands Y werden, bezogen auf die Wirbelstromausbildung im Meßrohr 41 bei konstantem Innendurchmesser, mehr Wirbelströme erzeugt. Dadurch wird abhängig von der jeweiligen Eintauchtiefe des Meßkerns 40 die Meßspule 11 un- terschiedlich bedämpft und somit deren Eichkurve linearisiert. Befindet sich der Meßkern 40 im Bereich 41 a des Meßrohrs 41 mit konstantem Innendurchmesser, d.h. ohne zusätzliche Hülse 42, 43, so wird ebenfalls eine lineare Eichkurve erzeugt.
Gelangt nun der Meßkern 40 in den Bereich der Hülse 43 so ist zur Linearisierung der Eichkurve wieder eine Änderung des Wirbelstromeffektes notwendig. Durch die Verringerung des Abstandes Y zwischen der Wicklungsoberfläche der Meßspule 11 und der Innenseite der Hülse 43 und somit des Meßrohrs 41 werden mehr Wirbelstrδme erzeugt als im Bereich mit dem konstanten Innendurchmesser d. Dadurch wird ein größerer Spannungsabfall an der Meßspule 11 bewirkt, der somit eine lineare Meßkurve ermöglicht. Figur 6 zeigt eine Umkehrung des Ausführungsbeispiels nach Figur 5. Auf einen aus vorzugsweise nicht elektrisch leitfähigem Stoff hergestellten 6z. B. PVC , Plexiglas) Rohrkörper 45 ist die Meßspule 11 aufgewickelt. Auf dem metallischen Meßkern 46 ist an beiden Enden je eine metallische Hülse 47 bzw. 48 angeordnet. Beide Hülsen 47, 48 sind zu den jeweiligen Enden des Meßkerns 1+6 hin konisch erweiternd ausgebildet. Die Hülse 47, die zuerst in den Rohrkörper 45 eintaucht kann kürzer als die Hülse 48 ausgebildet sein. Zwischen den beiden Hülsen 47, 48 befindet sich wieder ein Bereich 46a mit konstantem Durchmesser. Die Wirkungsweise beim Eintauchen des Meßkerns 46 in den Rohrkörper 45 ist analog zu der in Figur 5 beschrieben. Dabei entspricht die Hülse 47 der Hülse 42 und die Hülse 48 der Hülse 43 in ih¬rer Wirkungsweise.
Selbstverständlich sind auch andere geometrische Formen, z.B. Ringe, als die hier aufgeführten Hülsen möglich. In allen Fällen ist dabei eine Verstärkung des Wirbelstromeffektes am Beginn und am Ende der Meßspule durch eine Veränderung des Abstandes zwischen der Meßspule und der Kernoberfläche bzw. der Meßrohrinnenwand wichtig. Auch ist eine einstückige Herstellung denkbar.
Die Sensoranordnung kann auch nach dem induktiven Verfahren betrieben werden. Dabei gelten sinngemäß die gleichen Verhältnisse.

Claims

Ansprüc he
1. Sensoranordnung mit einer Spule (11) und einem relativ zu dieser bewegten Element (26), die von Wechselstrom durchflossen ist und in eine Spannungsteilerschaltung (14) oder in eine Brückenschaltung geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (11) Bereiche (29a, 29b, 29c) aufweist, in denen ihr magnetisches Wechselfeld unterschiedlich gedämpft wird, so daß die am Ausgang der Schaltung abgegriffene Spannung eine lineare Kennlinie, bezogen auf die Relativbewegung der Spule (11) zum Element (26), hat.
2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (11) auf einen Träger (28) aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff gewickelt ist und daß ein ortsfest zur Spule (11) angeordnetes elektrisch gut leitendes Meßrohr (27) Bereiche (29a, 29b, 29c) mit unterschiedlichen radialen Abständen (Y) zwischen der Spule (11) und der Meßrohr-Innenseite (29) aufweist (Figur 2).
3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr (27) in den Bereichen (29a, 29c) an den Enden der Spule (11) sich nach außen zunehmend erweiternde Abstände (Y) zwischen der Spule (11) und dem Meßrohr (27) aufweist.
4. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bereiche (29a, 29c) an den beiden Enden des Meßrohrs (27) zu den Öffnungen hin konisch erweitern.
5. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (11) auf einen vorzugsweise nicht elektrisch leitenden Meßkern (40) gewickelt ist und daß ein relativ zur Spule beweglich angeordnetes metallisches Meßrohr (41) an seinen beiden Enden Bereiche mit unterschiedlichen radialen Abständen (Y) zwischen Spule (11) und der Meßrohrinnenseite aufweist. (Figur 5).
6. Sensoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (Y) von beiden Enden des Meßrohrs (41) her zunimmt und das Meßrohr (41) einen mittleren Bereich (41a) mit konstantem Innendurchmesser (d) aufweist.
7. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (11) auf ein vorzugsweise elektrisch nichtleitendes Meßrohr (45) gewickelt ist und daß ein relativ zum Meßrohr (45 ) beweglicher metallischer Meßkern (46) an seinen Enden Bereiche (47, 48) mit unterschiedlichen radialen Abständen (Y) zwischen der Spule (11) und dem Meßkern (46) und einen mittleren 3ereich (46a) mit konstantem Abstand aufweist und daß die Bereiche ( 47 , 48} konisch zu den Enden des Meßkerns (46) hin zunehmen (Figur 6).
8. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (11) auf eine Hülse (35) aus nicht elektrisch leitendem Material aufgewickelt ist, die an den beiden Enden der Spule (11) Bereiche (35a, 35c) mit einer dickeren Wandstärke aufweist und daß die Hülse (35) auf einem Kern (37) aus metallischem Werkstoff angeordnet ist (Figur 4).
9. Sensoranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bereichen (35a, 35c) an den beiden Enden der Hülse (35) die radialen Abstände (Y) zwischen der Spule ( 1 1 ) und der metallischen Oberfläche des Kernes (46) unterschiedlich groß sind. .
10. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1, bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (29a, 29c; 35a, 35c; 42, 43; 47, 48) mit den unterschiedlichen radialen Abständen (Y) unterschiedlich lang sind.
EP19860902790 1985-05-24 1986-05-02 Sensoranordnung Withdrawn EP0222798A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3518771 1985-05-24
DE3518771 1985-05-24
DE19853534460 DE3534460A1 (de) 1985-05-24 1985-09-27 Sensoranordnung
DE3534460 1985-09-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0222798A1 true EP0222798A1 (de) 1987-05-27

Family

ID=25832543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19860902790 Withdrawn EP0222798A1 (de) 1985-05-24 1986-05-02 Sensoranordnung

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0222798A1 (de)
DE (1) DE3534460A1 (de)
ES (1) ES8704261A1 (de)
WO (1) WO1986007145A1 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE153443T1 (de) * 1988-01-22 1997-06-15 Data Instr Inc Weggeber mit gegenüberliegenden spulen für verbesserte linearität und temperaturkompensation
GB8809575D0 (en) * 1988-04-22 1988-05-25 Penny & Giles Potentiometers L Linear displacement transducers
GB8810214D0 (en) * 1988-04-29 1988-06-02 Lucas Ind Plc Movement transducer
US5214378A (en) * 1988-10-11 1993-05-25 Radiodetection Limited Homopolar inductive displacement sensor
DE3924327A1 (de) * 1989-04-29 1990-10-31 Teves Gmbh Alfred Wegsensor zur messung mechanischer bewegungsgroessen
DE4328712A1 (de) * 1993-08-26 1995-03-02 Foerster Inst Dr Friedrich Verfahren und Einrichtung zum Prüfen von langgestreckten Gegenständen ggf. mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt
DE102010005550A1 (de) 2010-01-22 2011-07-28 Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 24118 Verfahren zur Bestimmung mechanischer Eigenschaften magnetostriktiver Materialien

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3513408A (en) * 1968-08-01 1970-05-19 Tri Metrics Displacement transducer oscillator with movable tapered magnetic core
US3891918A (en) * 1971-03-23 1975-06-24 James F Ellis Linear displacement transducer utilizing an oscillator whose average period varies as a linear function of the displacement
DE2653943C3 (de) * 1976-11-27 1979-05-10 Dieter Hans 8200 Rosenheim Viebach Induktiver Meßwertwandler für Längen- oder WinkelmeBwerte
GB1558206A (en) * 1977-11-02 1979-12-19 Tioxide Group Ltd Position indicator
DE2816596A1 (de) * 1978-04-17 1979-10-25 Vdo Schindling Einrichtung zur beruehrungslosen abnahme eines wegs oder winkels mit einem induktiven stellungsgeber

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO8607145A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE3534460A1 (de) 1986-11-27
WO1986007145A1 (en) 1986-12-04
ES555295A0 (es) 1987-03-16
ES8704261A1 (es) 1987-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4119903C5 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung dünner Schichten
WO1986007144A1 (fr) Agencement a capteur
EP1219933B1 (de) Differential-Wirbelstromgeber
DE2914769B2 (de) Vorrichtung zur berührungslosen Abstandsmessung
EP0222798A1 (de) Sensoranordnung
EP2946174A1 (de) Spulenanordnung mit zwei spulen
WO2010069285A2 (de) Sensoranordnung und verfahren zur bestimmung der position und/oder positionsänderung eines messobjekts
DE2503401B2 (de) Differenzdruckwandler
WO1998045670A1 (de) Magnetisch-induktives durchflussmessgerät für strömende medien
DE68928063T2 (de) Weggeber mit gegenüberliegenden Spulen für verbesserte Linearität und Temperaturkompensation
DE19832854C2 (de) Einrichtung zum Messen linearer Verschiebungen
DE2901516B1 (de) Anordnung zur Erzeugung eines einer Kapazitaet proportionalen Signals
DE2357791C2 (de) Induktiver Weggeber
DE2643914C2 (de) Einrichtung zum Messen des spezifischen Widerstandes von Leitern und Halbleitern
EP0348747A2 (de) Schaltungsanordnung zur Signalgewinnung bei einem kapazitiven Differenzsensor
EP3824323B1 (de) Detektor zum detektieren von elektrisch leitfähigem material
DE102020100675A1 (de) Kapazitiver Drucksensor mit Temperaturerfassung
DE3429348C2 (de)
DE3801779A1 (de) Wegsensor
DE1773493C3 (de) Vorrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen von Rohren aus elektrisch leitendem Material
DE2803912C3 (de) Einrichtung zur Gewinnung eines der Dichte einer elektrisch leitenden Flüssigkeit proportionalen elektrischen Meßsignals
DD262778A3 (de) Schaltungsanordnung zur linearisierung und normierung des kennlinienfeldes einer in einem messwertaufnehmer erzeugten wechselspannungs-messsignals
WO2024052155A1 (de) Anordnung und verfahren zur erfassung eines stroms eines ersten stromleiters einer, insbesondere zumindest teilweise auf einer leiterplatte aufgebrachten, schaltung
DE4443464C2 (de) Spulenanordnung
EP0340317A1 (de) Induktiver Wegaufnehmer

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LI LU NL SE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 19870428

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: HACHTEL, HANSJOERG

Inventor name: ROLL, KARL

Inventor name: DOBLER, KLAUS