(57)【要約】  本発明は、特に実質平坦な被験物体（１）を検出するための非接触式に作動する渦電流センサであって、少なくとも１つのセンサコイル（４）を有し、被験物体（１）の内部で渦電流（５）が誘導可能であるものに関する。本発明は、被験物体（１）の通過時、コイル軸（２）が被験物体（１）の表面の法線（６）に対して実質平行に向くようにコイル（４）が整列されており、被験物体（１）がコイル軸（２）と実質平行にセンサコイル（４）の脇を通過可能、または相応にセンサコイル（４）が被験物体（１）の脇を通過可能であることを特徴としている。対応する方法は、被験物体もしくはコイルの通過時に渦電流が１回のみ生じ得るように実行される。
2008539396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に実質平坦な被験物体を検出するための非接触式に作動し、少なくとも１つのセンサコイルを含み、前記被験物体の内部で渦電流が誘導可能である渦電流センサにおいて、
前記被験物体の通過時、コイル軸が前記被験物体の表面法線と実質平行に向くように前記センサコイルが整列し、前記被験物体が前記コイル軸と実質平行に前記センサコイルの脇を通過可能、または相応に前記センサコイルが前記被験物体の脇を通過可能であることを特徴とする渦電流センサ。
【請求項２】
前記被験物体が幅狭に構成され、前記センサコイルの通過時に前記被験物体の幅狭側面が前記センサコイルに実質向き合うことを特徴とする請求項１記載の渦電流センサ。
【請求項３】
前記センサコイルの巻線が、実質矩形、正方形、円形、楕円形、六角形、あるいはその他の多角形の面を張架することを特徴とする請求項１または請求項２記載の渦電流センサ。
【請求項４】
前記センサコイルのインピーダンスおよび／または前記インピーダンスの変化が計測可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の渦電流センサ。
【請求項５】
前記センサコイルの前記インピーダンスの時間的推移が記録可能であることを特徴とする請求項４記載の渦電流センサ。
【請求項６】
前記センサコイルのインピーダンス計測またはインピーダンス変化の計測値が評価回路に供給可能であることを特徴とする請求項４または請求項５記載の渦電流センサ。
【請求項７】
前記評価回路がトリガを含むことを特徴とする請求項６記載の渦電流センサ。
【請求項８】
前記センサコイルが、好適に調整可能な保持装置に装着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の渦電流センサ。
【請求項９】
少なくとも１つのセンサコイルを含む渦電流センサによって幅狭な被験物体を検出するための、好ましくは請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の渦電流センサを応用した方法において、
前記被験物体または前記センサコイルの通過時に前記被験物体の内部に渦電流が１回のみ現れ得るように、前記センサコイルが配置されかつ前記被験物体に向かってまたはその逆に動かされることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記センサコイルの内部をＡＣ電流、好ましくは実質正弦波状のＡＣ電流が流れることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記センサコイルのインピーダンスおよび／または前記被験物体によって引き起こされる前記センサコイルのインピーダンス変化が測定されることを特徴とする請求項９または請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記センサコイルのインピーダンスまたはインピーダンス変化から前記インピーダンスの時間的推移が算定されることを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記インピーダンスの時間的推移から、前記センサコイルに向かってのまたはその逆への前記被験物体の運動および／または前記被験物体の速度が推定されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
相互に離間した複数のセンサコイルを用いることにより、前記運動の方向が算定されることを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に実質平坦な被験物体を検出するための非接触式に作動する渦電流センサであって、少なくとも１つのセンサコイルを含み、被験物体内で渦電流が誘導可能である渦電流センサと、非接触式に作動する渦電流センサで実質平坦な被験物体を検出するための相応する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの技術分野では、運動過程に関連して、かなり正確な情報を得ることが不可欠である。
特に、自動化されたシステム、制御されたシステム、または調整されたシステムでは、これらのデータのみが、信頼できる効果的な作動を可能にする。
この種のシステムとは、例えば、自動車におけるターボチャージャである。
コンプレッサホイールの回転運動が正確にわかれば、ターボチャージャの回転速度を理論上の所定値により監視し調整することができるだけでなく、むしろモータ全体の効率を最適化することもできる。
回転速度を極力正確に表すために、コンプレッサホイールの個々の羽根が検出される。
そのようにする際、実務においてしばしば渦電流が利用される。
【０００３】
通常は、ターボチャージャのコンプレッサホイールの羽根は主にアルミニウムからなり、または特に商用車の場合、チタンからなる。
これらの羽根はきわめて薄く、例えば、チタン羽根の場合、ふつうわずか約０．５〜０．７ｍｍの厚さを有する。
製作公差によっては、渦電流センサにより羽根を検出する際、約２ｍｍの検出間隔を守る必要がある。
このことは、標準的な渦電流センサの場合、コイル直径をそれに対応して大きくすることでしか達成することができない。
【０００４】
実務から知られている計測装置では、コイル軸が羽根ホイールの運動方向に対して垂直に向くようにコイルが配置されている。
このようにして比較的高い信号エッジを達成することができる。
ところが、羽根がきわめて狭い場合、信号評価を非常に困難にするという望ましくない影響が生じる。
羽根がセンサを通過すると、信号曲線が二重ピークの形状を有するインピーダンス変化が存在する。
【０００５】
これに関連して、羽根がセンサ上で中心になるように位置決めされるとき、信号の谷は最大となる。
この谷は、羽根の厚さ（羽根が薄いほど谷が大きくなる）と、羽根の材料の電気伝導度（導電率が低いほど谷は深くなる）とに大きく依存している。
【０００６】
したがって、明瞭な検出方法を実行するために信号評価が実行される。
ところが、最高回転速度で、最大約１ＭＨｚの信号周波数が処理されるべきであることから、評価電子機器の費用が著しく増大する。
これは、特に標準的製品で使用する場合も高価なものになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の目的は、導入部で言及した種類の装置を、平坦な被験物体を簡単かつ経済的に検出できるように構成し展開することである。
それに対応した方法が明示される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、前記の目的は請求項１の特徴により実現される。
請求項１の特徴によれば、考察されている渦電流センサは、被験物体の通過時に、コイル軸が被験物体の表面法線に実質平行に向くようにコイルが整列され、被験物体がコイル軸に実質平行にセンサコイルの脇を通過可能、またはセンサコイルが相対するように被験物体の脇を通過可能であるように、構成されている。
【０００９】
方法に関して、前記の目的は請求項９の特徴により実現される。
請求項９の特徴によれば、考察されている方法は、被験物体またはセンサコイルの通過時、被験物体に渦電流が１回のみ現れ得るように、センサコイルが配置されかつ被験物体に向かって（またはその逆に）動かされることを特徴としている。
【００１０】
本発明によるやり方において、センサコイルの巧妙な向きにより、驚くほど単純なやり方でセンサ信号を簡素化でき、その結果、複雑な信号処理を省略できるということがまず認識された。
したがって信号処理の改良は不要である。
むしろ、本発明によって信号評価を著しく低減し簡素化することができる。
この目的で、本発明によれば、センサコイルは実務から知られている位置に対して９０°傾けられ、被験物体の通過時（またはその逆のとき）コイル軸は被験物体の表面法線に実質平行に向く。
これに加えて、コイル軸に実質平行に被験物体がセンサコイルの脇を通過可能、またはその逆に、センサコイルが被験物体の脇を通過可能であるように構成されていると、インピーダンス計測において、信号曲線は羽根ホイールごとに１ピークのみを有するものとなる。
したがって、本発明によれば二重ピークはもはや起きず、信号評価が著しく簡素化される。
【００１１】
実務から知られている渦電流センサにおいては、センサコイルはＡＣ電流を印加され、このＡＣ電流は、センサコイルにより放射される電磁場を生成する。
これに関連して、センサコイルは、コイルの磁場領域内の導電性材料に依存して増加する特性インピーダンスを有する。
導電性物体がセンサコイルに接近すると、電磁場により、導電性物体の表面の領域に渦電流が発生する。
それと引き換えに、これらの渦電流は、センサコイルのインピーダンスが増加するようにセンサコイルに作用する。
この増加が大きくなればなるほど、渦電流は導電性物体内に良好に伝播することができる。
これに関連して、センサコイルの方を向く表面が大きければ、特に大きくインピーダンスを増加させる。
ところが、検出すべき被験物体が平坦で特に幅狭であることが想定される場合、コイルの前面を向く被験物体の幅狭側面には、渦電流は限定的な程度までしか形成できない。
【００１２】
一方で、被験物体の通過時、漂遊磁界が、コイル軸と平行な側面に、同様にインピーダンスの増加をもたらす渦電流を誘導する。
これに起因して、被験物体がコイル軸上で中心にくるように置かれると、インピーダンス増加が最小限となるようなピークの形状の特徴的外形が生じる。
この位置では、コイルの漂遊磁界に起因して被験物体の側面で渦電流が生じることは不可能である。
被験物体の幅狭側面に誘導された渦電流が影響するのみである。
【００１３】
本発明によれば、実務から知られている位置からセンサコイルを旋回させることにより、複数のピークが形成されることが効果的に回避される。
コイル軸が被験物体の表面法線に実質平行である場合、被験物体の内部では、単にセンサコイルの漂遊磁界の結果として、渦電流が被験物体の内部に誘導される。
漂遊磁界の影響が不足した結果としての計測信号の谷はこうして効果的に回避される。
したがって、明瞭な信号形状に起因して、はるかに簡単な信号処理を実行することができ、それにもかかわらず、良好な計測結果を達成することができる。
コイルの構成を最適化することにより、計測結果をさらに改良することができる。
したがって、検出間隔は楕円形または矩形のセンサコイルにより拡大することができ、あるいは、所要のセンサ直径を低減することができる。
そのようにする際は、円形のコイルの場合よりも長い距離にわたって、活発に働くコイル側面が被験物体の近くに設置され、したがって、これに応じて効果が大きくなるということが活用される。
【００１４】
有利なやり方において、本発明による渦電流センサの内部でコイルを旋回させることにより、コイル寸法は一定のままである一方、達成可能な検出間隔が増大する。
これに加えて、対応する検査では、最適な平行配置に対して最大２０°の角度の差異があっても計測信号がほとんど等しいということが示された。
これに関連して、本発明による渦電流センサおよび本発明による方法を特に良好に使用することができるのはまさに、センサコイルの通過時に被験物体の幅狭側面がセンサの方を実質的に向く極端に幅狭の被験物体の場合である。
特に、被験物体は任意の斜面を有することができる。
したがって、センサコイルの方を向く被験物体の幅狭側面が平面または円形であるのか、あるいは別の外形を有するのかどうかは、計測信号の質にとって無関係である。
【００１５】
これに関連して、センサが被験物体の運動方向に整列することが確保される必要があるが、その運動方向が原則として既知である被験物体の場合、例えば、ターボチャージャのコンプレッサホイールの場合、そのことは問題にはならない。
そして、コイル整列が特徴づけられ、したがってセンサをそれに応じて調整できるように、あるいは、機械的な注意を引くような補助的手段、例えば、センサ側面の１つにある鼻部または溝等によって、またはこれに匹敵する計測によってのいずれかで、明確な位置での固定のみが可能となるようにセンサを製造することができる。
【００１６】
有利なやり方において、渦電流センサは、好ましくは正弦波ＡＣ電流の使用されるＡＣ電流が印加される。
一方で、例えば、矩形または鋸歯状の曲線を有するその他の信号形状も考えられる。
一方で、正弦波ＡＣ電流の使用により評価がさらに簡素化する。
【００１７】
評価回路はセンサコイルのインピーダンスを記録し、および／または、被験物体により引き起こされるセンサコイルのインピーダンス変化を記録し、インピーダンスの時間的変化をたどる。
この目的で、実務から知られている全ての方法を使用することができる。
時間の関数としてのインピーダンスの曲線から、センサコイルに向かっての（またはその逆の）被験物体の運動、および／または被験物体の速度を簡単に推定することができる。
そのようにする際、評価回路がトリガ、例えば、シュミットトリガを含むならば評価回路は特に簡単に設計される。
したがって、時間の関数としてのインピーダンスの単純な曲線によるだけで良好な計測結果を達成することができる。
【００１８】
有利なやり方において、計測信号が直接供給され、あるいは、増幅器、等化器、またはその他の回路により準備されたディジタル評価回路の計測信号が供給される。
好ましくは、この回路は、マイクロコントローラ、ディジタル信号プロセッサ等の態様のディジタルコンピュータを含む。
【００１９】
この種類の渦電流センサを用いて、被験物体の運動、したがって存在、ならびに被験物体の速度を信頼できるように測定することができる。
相互に離間した２つ以上のセンサコイルが使用される場合、本発明による渦電流センサによりさらに運動の方向を測定することができる。
【００２０】
本発明の教示を有利に構成し展開する可能性はさまざまにある。
この点について、一方で請求項１、９に従属した請求項、他方で、図面に基づく本発明の好ましい実施例についての以下の説明を参照するように指示する。
図面を基に本発明の好ましい実施例の説明と合せて、教示の一般的に好ましい諸構成および諸展開も説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、実務から知られている渦電流センサの略図を示す。
被験物体１は、接続部３を介して交流を印加されたセンサコイル４のコイル軸２に対して垂直な方向に動く。
したがって、センサコイル４によって電磁場が発生し、この電磁場が被験物体１の内部に渦電流５を発生させる。
【００２２】
渦電流５が物体１の表面に形成することから、これらの渦電流に起因するインピーダンスの増加は非常に限定的な程度までしか可能でないということを、図１を用いてはっきりと見ることができる。
【００２３】
図２では、計測信号、すなわちインピーダンスの曲線を、ある時間にわたって見ることができる。
ここで被験物体１はセンサコイル４を一様に通ると仮定する。
そこで特にはっきりと認めることができるのは、谷、および、それによって引き起こされるピークの形成である。
これに加えて、被験物体がさらに幅狭に構成される場合、谷はさらに深くなることがあり、あるいは、被験物体１の酸化、汚染、または全体的に乏しい導電率の結果として、渦電流へのオーム抵抗が大きくなる。
【００２４】
図３は、本発明による渦電流センサを示しており、ピークの形成が回避されている。
そこでは、コイル軸２が平坦な被験物体１の表面法線６に実質平行に向くようにセンサコイル４は配置されている。
被験物体１は、コイル軸２に平行にセンサコイル４の脇を通過する。
これに関連して、特に指摘しておくならば、図３では単に簡素化の目的で正方形の被験物体１を表すが、被験物体１を一層複雑に構造化することもできる。
したがって、例えば、ターボチャージャ羽根において、渦電流センサから離れた方の側面７で被験物体１が傾斜しているかどうかは無関係である。
同様に、センサコイル４の方を向く側面８を、比較的任意なやり方で形成することができる。
ここで表す矩形の外形に加えて、例えば、円形の縁部が考えられよう。
【００２５】
本発明によれば、センサコイル４の方を向く側面８にもっぱら渦電流が形成されるのでなく、むしろ漂遊磁界の結果として表面９、１０に渦電流を誘導することもでき、これによって、被験物体１によって引き起こされるインピーダンス増加が拡大する。
【００２６】
図４では、計測信号またはインピーダンスの、時間の関数としての曲線１１を表す。
ただし、図２と対比して、この信号曲線１１は谷を持たない。
したがって、閾値１２の単純な導入により、被験物体が渦電流センサの範囲内に設置されているかどうかを検出することができる。
例えば、ターボチャージャのコンプレッサホイールが、この曲線により再度検出される。
一様な運動が存在すると周期的な信号曲線が生じ、そこから回転速度を測定することができる。
回転運動の加速または減速は、周期が減少または増加していることを表す。
【００２７】
図５は、正方形の断面を有するセンサコイル４の選択的展開図を示す。
そこでは、この特別な構成に起因して、コイルの個々の点の間隔がより少ないことをはっきりと見ることができる。
【００２８】
結論として特に強調するならば、純粋に任意に予め選択された実施例は、本発明による教示を説明するのに役立つにすぎず、この実施例をそれに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実務から知られている渦電流センサの略図である。
【図２】図１による渦電流センサを使用する際の計測信号の曲線の略図である。
【図３】本発明による渦電流センサの実施例の略図である。
【図４】図３の実施例による渦電流センサの計測信号の時間的推移を示す。
【図５】矩形の基部表面を有する、本発明による渦電流センサの展開図である。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・被験物体
２・・・コイル軸
３・・・接続部
４・・・センサコイル
５・・・渦電流
６・・・表面法線
７・・・側面
８・・・側面
９・・・表面
１０・・・表面
１１・・・曲線
１２・・・閾値
【図１】
2008539396.tif 000003
【図２】
2008539396.tif 000004
【図３】
2008539396.tif 000005
【図４】
2008539396.tif 000006
【図５】
2008539396.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月10日(2008.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触式に作動して平坦な被験物体を検出するセンサコイルを有し、前記被験物体の内部に渦電流を誘導する渦電流センサにおいて、
前記センサコイルが、前記被験物体の通過時にコイル軸を被験物体の表面法線に対して平行に向かせるように整列されているとともに、
前記コイル軸に対して平行な向きで、前記被験物体がセンサコイルの近傍を通過するように、または、前記センサコイルが被験物体の近傍を通過するように構成されていることを特徴とする渦電流センサ。
【請求項２】
前記被験物体が幅狭に構成されているとともに、
前記被験物体の幅狭側面が前記センサコイルの通過時に該センサコイルに向き合うように構成されていることを特徴とする請求項１記載の渦電流センサ。
【請求項３】
前記センサコイルの巻線が、矩形、正方形、円形、楕円形、六角形、あるいはその他の多角形の面を張架するように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の渦電流センサ。
【請求項４】
前記センサコイルのインピーダンスおよび／またはインピーダンスの変化が、計測されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の渦電流センサ。
【請求項５】
前記センサコイルのインピーダンスの時間的推移が、記録されることを特徴とする請求項４記載の渦電流センサ。
【請求項６】
前記センサコイルのインピーダンスまたはインピーダンス変化の計測値が、評価回路に供給されることを特徴とする請求項４または請求項５記載の渦電流センサ。
【請求項７】
前記評価回路が、トリガを含むように構成されていることを特徴とする請求項６記載の渦電流センサ。
【請求項８】
前記センサコイルが、調整自在な保持装置に装着されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の渦電流センサ。
【請求項９】
センサコイルを含む渦電流センサによって幅狭な被験物体を検出する請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の渦電流センサを応用した方法において、
前記センサコイルが、前記被験物体またはセンサコイルの通過時に被験物体の内部に渦電流を１回のみ生じさせるように配置されているとともに、前記被験物体に向かってまたはその逆に移動させられることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記センサコイルの内部をＡＣ電流が流れることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記センサコイルのインピーダンスおよび／または前記被験物体によって引き起こされるセンサコイルのインピーダンス変化が測定されることを特徴とする請求項９または請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記センサコイルのインピーダンスまたはインピーダンス変化からインピーダンスの時間的推移が測定されることを特徴とする請求項９ないし請求項１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記センサコイルに向かってまたはその逆への前記被験物体の運動および／または速度が、前記インピーダンスの時間的推移から推定されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記運動の方向が、相互に離間した複数のセンサコイルにより算定されることを特徴とする請求項９ないし請求項１３のいずれか１項記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に実質的に平坦な被験物体を検出する非接触式に作動する渦電流センサであって、少なくとも１つのセンサコイルを有し、被験物体内で渦電流を誘導することができる渦電流センサと、非接触式に作動する渦電流センサで実質的に平坦な被験物体を検出するために適した方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの技術分野では、運動過程に関連して、かなり正確な情報を得ることが不可欠である。
特に、自動化されたシステム、制御されたシステムまたは調整されたシステムでは、これらのデータのみが、信頼できる効果的な作動を可能にする。
この種のシステムとは、例えば、自動車におけるターボチャージャである。
コンプレッサホイールの回転運動が正確にわかれば、ターボチャージャの回転速度を理論上の所定値により監視し調整することができるだけでなく、むしろモータ全体の効率を最適化することもできる。
回転速度を極力正確に表すために、コンプレッサホイールの個々の羽根が検出される。
そのようにする際、実務においてしばしば渦電流が利用される。
【０００３】
ターボチャージャのコンプレッサホイールの羽根は、通常、主にアルミニウム、または、特に商用車の場合チタンで構成されている。
これらの羽根はきわめて薄く、例えば、チタン羽根の場合、通常わずか約０．５〜０．７ｍｍの厚さで構成されている。
製作公差によっては、渦電流センサにより羽根を検出する際、約２ｍｍの検出間隔を守る必要がある。
このことは、標準的な渦電流センサの場合、コイル直径をそれに対応して大きくすることでしか達成することができない。
【０００４】
実務から知られている計測装置では、コイル軸は、羽根ホイールの運動方向に対して垂直に向くようにコイルが配置されている。
このようにして比較的高い信号エッジを達成することができる。
ところが、羽根がきわめて狭い場合、信号評価を非常に困難にするという望ましくない影響が生じる。
羽根がセンサを通過すると、信号曲線が二重ピークの形状を有するインピーダンス変化が存在する。
【０００５】
これに関連して、信号の谷は、羽根がセンサ上で中心になるように位置決めされるときに最大となる。
この谷は、羽根の厚さ（羽根が薄いほど谷が大きくなる）と、羽根の材料の電気伝導度（導電率が低いほど谷は深くなる）とに大きく依存している。
【０００６】
したがって、信号評価は、明瞭な検出方法を実行するために実行される。
ところが、最高回転速度で、最大約１ＭＨｚの信号周波数が処理されるべきであることから、評価電子機器の費用が著しく増大する。
これは、特に標準的製品で使用する場合も高価なものになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、導入部で言及した種類の装置を、平坦な被験物体を簡単かつ経済的に検出できるように構成し展開することである。
それに対応した方法が明示される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、前記の目的は請求項１の特徴により実現される。
請求項１の特徴によれば、考察されている渦電流センサは、被験物体の通過時に、コイル軸を被験物体の表面法線に対して実質的に平行に向くようにセンサコイルが整列され、コイル軸に対して実質的に平行な向きで被験物体がセンサコイルの近傍を通過できるようにまたは同じようにセンサコイルが被験物体の近傍を通過できるように構成されている。
【０００９】
その方法に関して、前記の目的は請求項９の特徴により実現される。
請求項９の特徴によれば、考察されている方法は、被験物体またはセンサコイルの通過時、被験物体に渦電流が１回のみ現れ得るように、センサコイルが配置されかつ被験物体に向かって（またはその逆に）動かされることを特徴としている。
【００１０】
本発明によるやり方において、センサコイルの巧妙な向きにより、驚くほど単純なやり方でセンサ信号を簡素化でき、その結果、複雑な信号処理を省略できるということがまず認識された。
したがって、信号処理の改良は不要である。
むしろ、本発明によって信号評価を著しく低減し簡素化することができる。
この目的で、本発明によれば、センサコイルは実務から知られている位置に対して９０°傾けられ、コイル軸は被験物体の通過時（またはその逆のとき）に被験物体の表面法線に対して実質的に平行に向く。
これに加えて、コイル軸に対して実質的に平行な向きで被験物体がセンサコイルの近傍を通過可能またはその逆に、センサコイルが被験物体の近傍を通過可能であるように構成されているとインピーダンス計測において、信号曲線は羽根ホイールごとに１ピークのみを有するものとなる。
したがって、本発明によれば二重ピークはもはや起きず、信号評価が著しく簡素化される。
【００１１】
実務から知られている渦電流センサにおいては、センサコイルはＡＣ電流を印加され、このＡＣ電流は、センサコイルにより放射される電磁場を生成する。
これに関連して、センサコイルは、コイルの磁場領域内の導電性材料に依存して増加する特性インピーダンスを有している。
導電性物体がセンサコイルに接近すると、電磁場により、導電性物体の表面の領域に渦電流が発生する。
それと引き換えに、これらの渦電流は、センサコイルのインピーダンスが増加するようにセンサコイルに作用する。
この増加が大きくなればなるほど、渦電流は導電性物体内に、より良好に伝播することができる。
これに関連して、センサコイルの方を向く表面が大きければ、特に大きくインピーダンスを増加させる。
ところが、検出すべき被験物体が平坦で特に幅狭であることが想定される場合、コイルの前面を向く被験物体の幅狭側面には、渦電流は限定的な程度までしか形成できない。
【００１２】
一方で、被験物体の通過時、漂遊磁界は、コイル軸と平行な側面に、同様にインピーダンスの増加をもたらす渦電流を誘導する。
これに起因して、被験物体がコイル軸上の中心にくるように置かれると、インピーダンス増加が最小限となるようなピークの形状の特徴的外形が生じる。
この位置では、渦電流が、センサコイルの漂遊磁界に起因して被験物体の側面に生じることは不可能である。
被験物体の幅狭側面に誘導された渦電流が影響するのみである。
【００１３】
本発明によれば、実務から知られている位置からセンサコイルを旋回させることにより、複数のピークが形成されることが効果的に回避される。
コイル軸が被験物体の表面法線に実質平行である場合、渦電流は、単にセンサコイルの漂遊磁界の結果として被験物体の内部に誘導される。
漂遊磁界の影響が不足した結果として生ずる計測信号の谷は、こうして効果的に回避される。
したがって、明瞭な信号形状によって、はるかに簡単な信号処理を実行することができるとともに、良好な計測結果を達成することができる。
計測結果は、センサコイルの構成を最適化することによってさらに改良することができる。
したがって、検出間隔は楕円形または矩形のセンサコイルにより拡大することができ、すなわち、必要とされるセンサ直径を低減することができる。
そのようにする際、活発に働くセンサコイル側面は、円形のセンサコイルの場合よりも長い距離にわたって被験物体の近くに設置され、したがって、これに応じて効果が大きくなるということが活用されている。
【００１４】
有利なやり方において、本発明による渦電流センサの内部でコイルを旋回させることにより、コイル寸法は一定のままで、達成可能な検出間隔が増大する。
これに加えて、類似の検査では、計測信号は、最適な平行配置に対して最大２０°の角度の差異があってもほとんど等しいということが示された。
これに関連して、本発明による渦電流センサおよび本発明による方法を特に良好に使用することができるのは、まさに、センサコイルの通過時に被験物体の幅狭側面がセンサの方を実質的に向く極端に幅狭の被験物体の場合である。
特に、被験物体は任意の斜面を有することができるようになっている。
したがって、センサコイルの方を向く被験物体の幅狭側面が平面または円形であるのか、あるいは、別の外形を有するのかどうかは、計測信号の質にとって無関係である。
【００１５】
これに関連して、センサは被験物体の運動方向に整列する必要があるが、その運動方向が原則として既知である被験物体の場合、例えば、ターボチャージャのコンプレッサホイールの場合、そのことは問題にはならない。
そして、コイル整列が特徴づけられ、したがって、センサをそれに応じて調整できるように、あるいは、機械的な注意を引くような補助的手段、例えば、センサ側面の１つにある鼻部または溝部などによって、または、これに匹敵する手段のいずれかで、明確な位置での固定のみが可能となるようにセンサを製造することができる。
【００１６】
有利なやり方において、渦電流センサは、好ましくは正弦波ＡＣ電流を使用するＡＣ電流を印加されるようになっている。
一方で、例えば、矩形または鋸歯状の曲線を有するその他の信号形状も考えられる。
一方で、正弦波ＡＣ電流の使用により評価がさらに簡素化する。
【００１７】
評価回路は、センサコイルのインピーダンスを記録し、および／または、被験物体により引き起こされるセンサコイルのインピーダンス変化を記録し、インピーダンスの時間的変化をたどるように構成されている。
この目的で、実務から知られている全ての方法を使用することができる。
センサコイルに向かっての（またはその逆の）被験物体の運動および／または被験物体の速度は、時間の関数としてのインピーダンスの曲線から、簡単に推定することができる。
そのようにする際、評価回路がトリガ、例えば、シュミットトリガを含むならば、評価回路は特に簡単に設計されるように構成されている。
したがって、良好な計測結果は、単に時間の関数としてのインピーダンスの単純な曲線によって得られる。
【００１８】
有利なやり方において、計測信号が直接供給され、あるいは、増幅器、等化器、またはその他の回路により構成されたディジタル評価回路の計測信号が供給されている。
好ましくは、この回路は、マイクロコントローラ、ディジタル信号プロセッサ等の態様のディジタルコンピュータを含むように構成されている。
【００１９】
この種類の渦電流センサを用いることにより、被験物体の運動および存在ならびに被験物体の速度を確実に測定することができる。
相互に離間した２つ以上のセンサコイルが使用される場合、本発明による渦電流センサによって、さらに運動の方向を測定することができる。
【００２０】
本発明の教示を有利に構成し展開する可能性はさまざまにある。
この点について、一方で、請求項１、９に従属した請求項、他方で、図面に基づく本発明の好ましい実施例についての以下の説明を参照するように指示する。
図面を基に本発明の好ましい実施例の説明と合せて、教示の一般的に好ましい諸構成および諸展開も説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、実務から知られている渦電流センサの概略図を示す。
被験物体１は、接続部３を介して交流を印加されたセンサコイル４のコイル軸２に対して垂直な方向に動いている。
したがって、電磁場は、センサコイル４によって発生するとともに、被験物体１の内部に渦電流５を発生させている。
【００２２】
渦電流５が被験物体１の表面に形成されることから、これらの渦電流に起因するインピーダンスの増加は非常に限定的な程度までしか可能でないということを、図１を用いてはっきりと見ることができる。
【００２３】
図２では、計測信号、すなわちインピーダンスの曲線を、ある時間にわたって見ることができる。
ここで被験物体１は、センサコイル４の近傍を規則正しく通過すると仮定する。
そこで、特にはっきりと認めることができるのは、谷、および、それによって引き起こされるピークの形成である。
これに加えて、被験物体１がさらに幅狭に構成される場合、谷はさらに深くなることがあり、あるいは、被験物体１の酸化、汚染、または全体的に乏しい導電率の結果として、渦電流に対するオーム抵抗が大きくなる。
【００２４】
図３は、本発明による渦電流センサを示しており、複数のピークの形成は回避されている。
そこでは、センサコイル４は、コイル軸２を平坦な被験物体１の表面法線６に対して実質的に平行に向かせるように配置されている。
被験物体１は、コイル軸２に対して平行な向きでセンサコイル４の近傍を通過している。
これに関連して、特に指摘しておくならば、図３では単に簡素化の目的で正方形の被験物体１を表すが、被験物体１を一層複雑に構造化することもできる。
したがって、例えば、ターボチャージャ羽根において、渦電流センサから離れた方の側面７で被験物体１が傾斜しているかどうかは無関係である。
同様に、センサコイル４の方を向く側面８を、比較的任意なやり方で形成することができる。
ここで表す矩形の外形に加えて、例えば、円形の縁部が考えられる。
【００２５】
本発明によれば、センサコイル４の方を向く側面８にもっぱら渦電流が形成されるのでなく、むしろ漂遊磁界の結果として表面９、１０に渦電流を誘導することもでき、これによって、被験物体１によって引き起こされるインピーダンス増加が拡大する。
【００２６】
図４では、計測信号またはインピーダンスの時間の関数としての信号曲線１１を表す。
ただし、図２と対比して、この信号曲線１１は谷を持たない。
したがって、閾値１２の単純な導入により、被験物体が渦電流センサの範囲内に設置されているかどうかを検出することができる。
例えば、ターボチャージャのコンプレッサホイールが、この曲線により再度検出される。
一様な運動が存在すると周期的な信号曲線が生じ、そこから回転速度を測定することができる。
回転運動の加速または減速は、周期が減少または増加していることを表す。
【００２７】
図５は、正方形の断面を有するセンサコイル４の別の展開を示す。
そこでは、この特別な構成に起因して、コイルの個々の点の間隔がより少ないことをはっきりと見ることができる。
【００２８】
結論として特に強調するならば、純粋に任意に予め選択された実施例は、本発明による教示を説明するのに役立つにすぎず、この実施例をそれに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実務から知られている渦電流センサの概略図。
【図２】図１による渦電流センサを使用する際の計測信号の曲線の概略図。
【図３】本発明による渦電流センサの実施例の概略図。
【図４】図３の実施例による渦電流センサの計測信号の時間的推移を示す概略図。
【図５】矩形の基部表面を有する本発明による渦電流センサの別の展開を示す概略図。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・被験物体
２・・・コイル軸
３・・・接続部
４・・・センサコイル
５・・・渦電流
６・・・表面法線
７・・・側面
８・・・側面
９・・・表面
１０・・・表面
１１・・・曲線
１２・・・閾値
【国際調査報告】
2008539396.tif 000008
2008539396.tif 000009
2008539396.tif 000010
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