(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象物（１４）への機械的負荷を測定するための負荷測定方法であって、
ａ）磁場を生成して試験対象物（１４）に印加すること、
ｂ）試験対象物（１４）への機械的負荷の結果としての、試験対象物（１４）における変化した磁場を、第１磁場検出デバイス（２０）でもって検出して、第１測定信号（Ｕ１、ＵＡＢ）を生成すること、
ｃ）試験対象物（１４）への機械的負荷の結果としての、試験対象物（１４）における変化した磁場を、第２磁場検出装置（２２）でもって検出して、第２測定信号（Ｕ２、ＵＡＴ）を生成すること、
ｄ）第１測定信号（Ｕ１、ＵＡＢ）と第２測定信号（Ｕ２、ＵＡＴ）とから、第３測定信号（ＵＢＴ）を計算により求めること、
ｅ）第３測定信号と、第１および第２測定信号（Ｕ１、Ｕ２）の少なくとも一方とから出力信号を求めること、
ｆ）出力信号に基づいて、試験対象物（１４）に加えられる機械的負荷を求めることを含み、
２．１ ステップｅ）は、
第１および第２測定信号の一方（Ｕ２、ＵＡＴ）と、計算により求められた第３測定信号（ＵＢＴ）との差を求めて、出力信号を生成することを含み、
及び／または
２．２ ステップｂ）は、
複数の直列に接続された磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）でもって、変化した磁場を検出して、これらの磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）からの和信号または差動信号（ＵＡＢ、Ｕ１）を読み取ることを含み、
及び、
ステップｃ）は、
これらの磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）のうちの１つ（Ａ１）またはサブセット（２６−１、Ａ１、Ａ２）でもって、変化した磁場を検出して、磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）の１つまたはサブセットからの部分信号（Ｕ２、ＵＡＴ）を読み取ることを含む負荷測定方法。
【請求項２】
試験対象物（１４）への機械的負荷を測定するための負荷測定方法であって、
ａ）磁場を生成して試験対象物（１４）に印加すること、
ｂ）試験対象物（１４）への機械的負荷の結果としての、試験対象物（１４）における変化した磁場を、第１磁場検出デバイス（２０）でもって検出して、第１測定信号（Ｕ１、ＵＡＢ）を生成すること、
ｃ）試験対象物（１４）への機械的負荷の結果としての、試験対象物（１４）における変化した磁場を、第２磁場検出装置（２２）でもって検出して、第２測定信号（Ｕ２、ＵＡＴ）を生成すること、
ｄ）第１測定信号（Ｕ１、ＵＡＢ）と第２測定信号（Ｕ２、ＵＡＴ）とから、第３測定信号（ＵＢＴ）を計算により求めること、
ｅ）第３測定信号と、第１および第２測定信号（Ｕ１、Ｕ２）の少なくとも一方とから出力信号を求めること、
ｆ）出力信号に基づいて、試験対象物（１４）に加えられる機械的負荷を求めることを含み、
ステップｂ）は、少なくとも１つの第１磁場センサー（２６−１）と、少なくとも１つの第２磁場センサー（２６−２）とでもって、変化した磁場を検出し、少なくとも１つの第１磁場センサー（２６−１）と、少なくとも１つの第２磁場センサー（２６−２）とでもって第１測定信号を生成することを含み、
ステップｃ）は、少なくとも１つの第１磁場センサ（２６−１）でもって、変化した磁場を検出して、第２測定信号を生成することを含み、
ステップｄ）は、前記第１測定信号（Ｕ１、ＵＡＢ）と、第１磁場センサー（２６−１）の測定信号とから第２磁場センサー（２６−２）の測定信号を算出することを含み、
４．５ 複数の磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）の相互の配線接続は、複数の磁場センサーから、相異なる和信号または差動信号を読み取るように切り替えられていくことを特徴とする、負荷測定方法。
【請求項３】
ステップｂ）は、少なくとも１つの第１磁場センサー（２６−１）と、少なくとも１つの第２磁場センサー（２６−２）とでもって、変化した磁場を検出し、少なくとも１つの第１磁場センサー（２６−１）と、少なくとも１つの第２磁場センサー（２６−２）とでもって第１測定信号を生成することを含み、
ステップｃ）は、少なくとも１つの第１磁場センサ（２６−１）でもって、変化した磁場を検出して、第２測定信号を生成することを含み、
ステップｄ）は、前記第１測定信号（Ｕ１、ＵＡＢ）と、第１磁場センサー（２６−１）の測定信号とから第２磁場センサー（２６−２）の測定信号を算出することを含み、
４．５ 複数の磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）の相互の配線接続は、複数の磁場センサーから、相異なる和信号または差動信号を読み取るように切り替えられていくことを特徴とする、請求項１に記載の負荷測定方法。
【請求項４】
４．１ ステップｂ）は、少なくとも２つの第１磁場センサー（２６−１、Ａ１、Ａ２）と、少なくとも２つの第２磁場センサー（２６−２、Ｂ１、Ｂ２）とでもって、変化した磁場を検出することを含み、また、ステップｂ）は、磁場センサー（２６−１、２６−２）についての、次のような相互の配線接続を使用することを含み、すなわち、いずれの場合にも、第１（Ａ１、Ａ２）磁場センサーと第２（Ｂ１、Ｂ２）磁場センサーとの対の信号がアナログ方式で足し算され、また、磁場センサーの対（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）の信号が、アナログ方式で引き算されてアナログ差動信号（Ｕ１、ＵＡＢ）として出力されるように、磁場センサー（２６−１、２６−２）についての相互の配線接続を使用することを含み、
及び／または
４．２ さらに、少なくとも１つの第１磁場センサー（２６−１）と、少なくとも１つの第２磁場センサー（２６−２）との和信号が読み取られ、試験対象物（１４）までの距離を捉えるべく、読み取られた和信号の評価がなされ、
及び／または
４．３ 少なくとも１つの第１磁場センサー（２６−１）からの信号の振幅と、少なくとも１つの第２磁場センサー（２６−２）の信号の振幅との差を、出力信号として求めるべく、少なくとも１つの第２磁場センサー（２６−２）からの信号の振幅が、第３測定信号として求められ、
及び／または
４．４ コイル（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）または固体磁場センサー（２７）が、磁場センサー（２６−１、２６−２）として用いられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の負荷測定方法。
【請求項５】
５．１ ステップａ）は、１〜１０００ｋＨｚの周波数の交流磁場を印加することを含み、
ステップｂ）およびｃ）は、１０個と１００００個との間の個数の波列にわたって測定信号を平均化することを含み、
５．２ 少なくとも１つのセンサーヘッド（１０）が用いられ、このセンサーヘッド（１０）は、第１および第２の磁場検出デバイス（２０、２２）の磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）と、磁場発生デバイス（１８）の発電機コイル（Ｌｇ）とを備え、
及び／または
５．３ 複数のセンサーヘッド（１０）が、試験対象物（１４）の周りに分布するように配置されて、互に組み合わさって測定信号を生成するのに用いられ、ここでの複数のセンサーヘッド（１０）は、いずれもが、第１および第２磁場検出デバイス（２０、２２）の磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）と、磁場生成デバイス（１８）の発電機コイル（Ｌｇ）とを備えるものであり、
５．４ 少なくとも１つのセンサーヘッド（１０）が用いられ、このセンサーヘッド（１０）は、平面コイル（３４）を、第１および第２磁場検出装置（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）の磁場センサーとして、また、磁場発生デバイス（１８）の発電機コイル（Ｌｇ）として、備えており、これらの平面コイル（３４）は、配線基板部材（３６）の部材中または部材上に配置されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の負荷測定方法。
【請求項６】
ステップｂ）およびｃ）は、振幅測定のための平均化コモンモード化を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の負荷測定方法。
【請求項７】
第１および第２磁場検出装置（２０、２２）と、磁場発生装置（１８）の磁場センサー（２６−１、２６−２）とが、少なくとも１つのＸ字状配置（２８）またはＶ字状配置（３２）にて、共通の強磁性増幅コア（３０）とともに用いられることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の負荷測定方法。
【請求項８】
複数のＸ字状配置またはＶ字状配置（２８、３２）が、試験対象物（１４）の周りに分布するように配置されて用いられることを特徴とする請求項７に記載の負荷測定方法。
【請求項９】
試験対象物（１４）の機械的負荷を測定するための負荷測定装置（１２）であって、
試験対象物（１４）に磁場を印加するための磁場発生デバイス（１８）と、
試験対象物（１４）に対する機械的負荷の結果としての、試験対象物（１４）における変化する磁場を検出して、第１測定信号（Ｕ１、ＵＡＢ）を供給する第１磁場検出装置（２０）、
試験対象物（１４）に対する機械的負荷の結果としての、試験対象物（１４）における変化する磁場を検出し、第２測定信号（Ｕ２、ＵＡＴ）を供給する第２の磁場検出装置（２２）と、
第１測定信号（Ｕ１、ＵＡＢ）および第２測定信号（Ｕ２、ＵＡＴ）から第３測定信号（ＵＢＴ）を計算により求めるための計算装置（４０）と、
評価デバイス（２５）と、を含み、この評価デバイス（２５）は、第３測定信号（ＵＢＴ）と、第１（ＵＡＢ）および第２測定信号（ＵＡＴ）の少なくとも一方とから、機械的負荷を示す出力信号を生成するように構成されており、
１０．１ 評価装置（２５）は、機械的負荷が加えられる出力信号を生成するために、第１および第２測定信号の１つ（ＵＡＴ）と、計算により求められた第３測定信号（ＵＢＴ）との差を求めて、出力信号を生成し、この出力信号に基づいて、試験対象物（１４）に加えられている機械的負荷を求めることができ、
及び／または
１０．２ 第１磁場検出デバイス（２０）は、複数の磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）を含み、これらは直列に接続され、複数の磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）からの組み合わさった信号（ＵＡＢ、Ｕ１）を読み取り、
第２磁場検出デバイス（２２）は、第１磁場検出デバイス（２０）に属する磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）のうちの１つ（Ａ１）またはサブセット（２６−２、Ａ１、Ａ２）を含み、第１磁場検出デバイス（２０）の磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）の一部のみからの信号を読み取ることを特徴とする負荷測定装置（１２）。
【請求項１０】
試験対象物（１４）の機械的負荷を測定するための負荷測定装置（１２）であって、
試験対象物（１４）に磁場を印加するための磁場発生デバイス（１８）と、
試験対象物（１４）に対する機械的負荷の結果としての、試験対象物（１４）における変化する磁場を検出して、第１測定信号（Ｕ１、ＵＡＢ）を供給する第１磁場検出装置（２０）、
試験対象物（１４）に対する機械的負荷の結果としての、試験対象物（１４）における変化する磁場を検出し、第２測定信号（Ｕ２、ＵＡＴ）を供給する第２の磁場検出装置（２２）と、
第１測定信号（Ｕ１、ＵＡＢ）および第２測定信号（Ｕ２、ＵＡＴ）から第３測定信号（ＵＢＴ）を計算により求めるための計算装置（４０）と、
評価デバイス（２５）と、を含み、この評価デバイス（２５）は、第３測定信号（ＵＢＴ）と、第１（ＵＡＢ）および第２測定信号（ＵＡＴ）の少なくとも一方とから、機械的負荷を示す出力信号を生成するように構成されており、
第１磁場検出デバイス（２０）は、少なくとも１つの第１の磁場センサー（２６−１）および少なくとも１つの第２の磁場センサー（２６−２）を含み、少なくとも１つの第１磁場センサー（２６−１）と、少なくとも１つの第２磁場センサー（２６−２）とから、第１磁場センサー（２６−１）の信号の振幅と、第２磁場センサー（２６−２）の信号の振幅との差を読み取り、この差から第１測定信号（Ｕ１、ＵＡＢ）を生成するように構成され、
第２磁場検出デバイス（２２）は、少なくとも１つの第１磁場センサー（２６−１）を含み、第１磁場センサー（２６−１）からの振幅を第２測定信号として出力するように構成され、また、コンピューティングデバイス（４０）は、第２の磁場センサー（２６−２）の振幅を、差動信号（ＵＡＢ）と、第１の磁場センサー（２６−１）の測定信号とから、計算により求めて、第３測定信号として出力するように構成され、
１２．５ 磁場センサー（２６−１、２６−２、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）を切り替え可能に相互に配線接続するためのデバイスが備えられていることを特徴とする負荷測定装置（１２）。
【請求項１１】
第１磁場検出デバイス（２０）は、少なくとも１つの第１の磁場センサー（２６−１）および少なくとも１つの第２の磁場センサー（２６−２）を含み、少なくとも１つの第１磁場センサー（２６−１）と、少なくとも１つの第２磁場センサー（２６−２）とから、第１磁場センサー（２６−１）の信号の振幅と、第２磁場センサー（２６−２）の信号の振幅との差を読み取り、この差から第１測定信号（Ｕ１、ＵＡＢ）を生成するように構成され、
第２磁場検出デバイス（２２）は、少なくとも１つの第１磁場センサー（２６−１）を含み、第１磁場センサー（２６−１）からの振幅を第２測定信号として出力するように構成され、また、コンピューティングデバイス（４０）は、第２の磁場センサー（２６−２）の振幅を、差動信号（ＵＡＢ）と、第１の磁場センサー（２６−１）の測定信号とから、計算により求めて、第３測定信号として出力するように構成され、
１２．５ 磁場センサー（２６−１、２６−２、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）を切り替え可能に相互に配線接続するためのデバイスが備えられていることを特徴とする請求項９に記載の負荷測定装置（１２）。
【請求項１２】
１２．１ 第１の磁場検出装置（２０）は、少なくとも２つの第１磁場センサー（２６−１、Ａ１、Ａ２）と、少なくとも２つの第２磁場センサー（２６−２、Ｂ１、Ｂ２）と、磁場センサー（２６−１、２６−２、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）の相互の配線接続であって、いずれもが、第１磁場センサー（２６−１）と第２磁場センサー（２６−２）との対（Ａ１、Ａ２；Ｂ１、Ｂ２）の信号をアナログ式に足し算し、また、これらの対の信号を引き算してアナログ式の差動信号（ＵＡＴ、ＵＢＴ）として出力し、
及び／または、
１２．２ 少なくとも１つの第１磁場センサー（２６−１）と、少なくとも１つの第２磁場センサー（２６−２）とからの和信号を読み取るための和信号読み取りデバイスをさらに備え、評価装置（２５）は、この和信号を評価することによって、試験対象物までの距離を求めるように構成されており、
１２．３ コンピューティングデバイス（４０）は、少なくとも１つの第２磁場センサー（２６−２）の信号の振幅を、第３測定信号として求めるように構成され、評価装置（２５）は、最終的な出力信号として、少なくとも１つの第１磁場センサー（２６−１）からの信号の振幅と、少なくとも１つの第２磁場センサー（２６−２）からの信号の振幅との差を求めて、出力し、
及び／または、
１２．４ 磁場センサー（２６−１、２６−２）として、コイル（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）または固体磁場センサー（２７）が用いられ、
及び／または、
１２．５ 磁場センサー（２６−１、２６−２、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）を切り替え可能に相互に配線接続するためのデバイスが備えられ、極性を逆向きまたは同一の向きとして、これら磁場センサーの１つまたはサブセット（２６−１、Ａ１、Ａ２）を、残りの磁場センサー（２６−２、Ｂ１、Ｂ２）に配線接続するようにすることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の負荷測定装置（１２）。
【請求項１３】
磁場発生装置（１８）は、１ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚの周波数の交流磁場を試験対象物に加えるように構成されており、および
評価装置（２５）は、１０個と１００００個との間の個数の波列にわたって測定信号を平均化するように構成されている
ことを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の負荷測定装置（１２）。
【請求項１４】
１４．１ 振幅測定用の磁場センサーの平均化コモンモード化のためのコモンモード化デバイスが備えられ、
及び／または、
１４．２ 第１および第２磁場検出デバイス（２０、２２）の磁場センサー（２６、２６−１、２６−２）と、磁場生成デバイス（１８）とは、好ましくは共通の強磁性増幅コア（３０）とともに、Ｘ字状配置（２８）またはＶ字状配置（３２）をなし、
及び／または、
１４．３ 少なくとも一つのセンサーヘッド（１０）が備えられ、各センサーヘッド（１０）は、第１および第２磁場検出デバイス（２０、２２）の磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）と、磁場発生デバイス（１８）の発電機コイル（Ｌｇ）とを備え、
及び／または、
１４．４ それぞれが、第１および第２の磁場検出デバイス（２０、２２）の磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）と、磁場発生デバイス（１８）の発電機コイル（Ｌｇ）とを備える、複数のセンサーヘッド（１０）が、試験対象物（１４）の周りに分布するように配置され、組み合わさって信号を生成するのであり、
１４．５ 少なくとも１つのセンサーヘッド（１０）は、第１および第２磁場検出装置（２０）の磁場センサー（２６−１、２６−２；Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）として、また、磁場発生デバイス（１８）の発電機コイル（Ｌｇ）として、平面コイル（３４）を備えており、この平面コイル（３４）は、配線基板部材（３６）の部材中または部材上に配置されている
ことを特徴とする、請求項９〜１３のいずれかに記載の負荷測定装置（１２）。
【請求項１５】
請求項９〜１４のいずれかに記載の負荷測定装置（１２）と、負荷が測定される試験対象物（１４）とを含む負荷測定機構（１６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験対象物への機械的負荷を測定するための方法、装置、および機構に関する。負荷は、試験対象物に対する、力（応力）、トルク、または機械的な歪みとして定義される。
【０００２】
強磁性物体におけるトルク、力、および位置の物理的な測定値は、磁気測定法を使用して求め得ることが知られている。このために、磁気弾性（または逆磁気制限）センサー、または、渦電流センサー（eddy current sensor）が、主に使用される。使用される強磁性材料は、引張応力または圧縮応力の影響下で透磁率を変化させる（ビラリ効果とも呼ばれる）。実際には、通常、個々の効果を区別することは難しく、渦電流センサーのみが、その周波数依存性によって他の効果と区別しやすくなっている。また、物体の磁化状態は、多くの場合不明であるか、物体の処理と取り扱いによって強く影響を受けるために、広範な産業での応用は往々にして困難である。さらには、この技術が用いられる、往々にして非常に厳しい環境条件下（例えば、これに限らないが、重工業、ギア機構、建設機械、または農業機械の油圧システム、等々）での、磁化物体の耐用年数を予測することは、往々にして不可能である。
【０００３】
ＥＰ３０５１２６５Ａ１から、この欠点は、キロヘルツ（ｋＨｚ）領域の交流磁界を使用したアクティブ磁化によって補償できることが知られている。この目的のために、発電機コイルおよび検出器コイルが用いられる。すなわち、２つの第１磁場検出コイルＡ１、Ａ２と、２つの第２磁場検出コイルＢ１、Ｂ２と、中央の発電機コイルＬｇとによる、交差状配置（Ｘ字状配置）が用いられる。コイル対の差動Ａ−Ｂ＝（Ａ１＋Ａ２）−（Ｂ１＋Ｂ２）は、アナログ信号処理方式で求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
ＥＰ３０５１２６５Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来技術から、本発明の目的は、信号の品質が改善された負荷測定方法、負荷測定装置、および負荷測定機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明は、独立請求項による方法、装置、および機構を提供する。
【０００７】
複数の好ましい実施形態が、従属請求項の記載事項となっている。
【０００８】
好ましくは、改善された信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が、好ましい実施形態にて、特には負荷方向を決定する改善された形態にて、得られるべきである。
【０００９】
特に好ましい実施形態は、位相効果のない最適な信号対雑音比のためのトルクセンサー回路、及び、これにより実施できる方法に関する。
【００１０】
本発明は、第１の態様によれば、試験対象物への機械的負荷を測定する負荷測定方法であって、下記を含むものを提供する。
a）試験対象に磁場を印加する、
ｂ）第１測定信号を生成するために、第１磁場検出装置でもって、試験対象物への機械的負荷の結果としての、試験対象物における変化した磁場を検出する、
ｃ）第２測定信号を生成するために、第２磁場検出装置でもって、試験対象物への機械的負荷の結果としての、試験対象物における変化した磁場を検出する、及び、
ｄ）第１測定信号と第２測定信号とから、第３測定信号を計算により求め、第３測定信号と、第１および第２測定信号の少なくとも一方とから負荷を求める。
【００１１】
好ましくは、この方法は以下のステップを含む：
ｅ）第１および第２測定信号の一方と、計算により求められた第３の測定信号との差を求めて、出力信号を生成する、及び、
f）出力信号に基づいて試験対象物に加えられている機械的負荷を求める。
【００１２】
ステップa）が以下を含むことが好ましい：
磁場を生成し、生成された磁場を試験対象物に適用する。
【００１３】
好ましくは、ステップb）は、
直列に接続された複数の磁場センサーでもって、変化した磁場を検出し、これらの磁場センサーからの和信号または差動信号を読み取ることを含み、
ステップc）は、
前記磁場センサーの１つまたは前記サブセットからの部分信号を読み取るために、これらの磁場センサーの１つまたはサブセットでもって、変化した磁場を検出することを含む。
【００１４】
好ましくは、ステップｃ）は、前記少なくとも１つの第１の磁場センサーでもって、変化した磁場を検出して、第２の測定信号を生成することを含む。
【００１５】
好ましくは、ステップｄ）は、差動信号と、第１の磁場センサーの測定信号とから、第２磁場センサーの測定信号を計算により求めることを含む。
【００１６】
好ましくは、ステップｂ）は、少なくとも２つの第１の磁場センサーおよび少なくとも２つの第２の磁場センサーでもって、変化した磁場を検出することを含み、ステップｂ）は、磁場センサーの相互の配線接続であって、いずれの場合にも、第１磁場センサーと第２磁場センサーとの対の信号をアナログ式に足し算するとともに、これらの対の信号をアナログ式に引き算して、アナログ差動信号として出力されるように構成されたものを含む。
【００１７】
好ましくは、さらに、少なくとも１つの第１の磁場センサーと、少なくとも１つの第２の磁場センサーとの和信号が、特には試験対象物までの距離を求めるために読み取られて評価される。
【００１８】
少なくとも１つの第１の磁場センサーからの信号の振幅と、少なくとも１つの第２の磁場センサーからの信号の振幅との差を、結果的な信号として求めるために、第３の測定信号として、少なくとも１つの第２の磁界センサーの信号の振幅が求められる。
【００１９】
好ましくは、磁場センサーとして、コイルまたは固体磁場センサーを使用する。
【００２０】
好ましくは、前記複数の磁場センサーの相互の配線接続は、前記複数の磁場センサーからの、異なる和信号および差動信号を読み取るために多様に切り替えられる。
【００２１】
好ましくは、第１および第２の磁場検出装置の磁場センサーと、磁場発生装置の発生器コイルとを含む少なくとも１つのセンサーヘッドが使用されることが好ましい。
【００２２】
好ましくは、いずれもが、第１および第２の磁場検出装置の磁場センサー、および磁場発生装置の発生器コイルを含むものである、複数のセンサーヘッドが、試験対象物の周りに分布するように配置され、組み合わさって、測定の信号生成に使用される。
【００２３】
好ましくは、第１および第２の磁場検出装置の磁場センサーとして、また、磁場検出装置の発電機コイルとして、配線基板部材の部材の内部または部材の表面に配置された平面コイルを含む、少なくとも１つのセンサーヘッドが使用される。
【００２４】
好ましくは、ステップａ）は、特には１ｋＨｚから１０００ｋＨｚの周波数の交流磁場を印加することを含む。
【００２５】
好ましくは、ステップｂ）およびｃ）は、複数の波列にわたって測定信号を平均化すること、好ましくは１０個と１００００個との間の個数の波列にわたって平均化することを含む。
【００２６】
好ましくは、ステップｂ）およびｃ）は、振幅測定のための平均化コモンモード化を含む。
【００２７】
好ましくは、第１および第２の磁場検出デバイスの磁場センサー、及び磁場発生デバイス、並びに、共通の強磁性増幅コアとからなる、少なくとも１つのＸ字状配置またはＶ字状配置が採用される。
【００２８】
好ましくは、複数のＸ字状配置またはＶ字状配置が、試験対象物の周囲に分布するように配置されて用いられる。
【００２９】
本発明は、別の態様によれば、試験対象物の機械的負荷を測定するための負荷測定装置であって、下記のデバイスを含むものを提供する。
試験対象物に磁場を印加するための磁場発生デバイスと
試験対象物への機械的負荷の結果としての、試験対象における変化した磁場を検出し、第１の測定信号を供給する第１の磁場検出デバイス、
試験対象物への機械的負荷の結果としての、試験対象における変化した磁場を検出し、第２測定信号を供給するための第２の磁場検出デバイス、
第１の測定信号および第２の測定信号から第３測定信号を計算により求めるコンピューティングデバイス、および
第３の測定信号と、第１および第２測定信号の少なくとも一方とから、試験対象物への負荷を示す出力信号を生成するように構成された評価デバイス。
【００３０】
好ましくは、評価デバイスは、試験対象物に加えられる機械的負荷を決定することができる出力信号を生成するために、第１および第２測定信号の一方と、計算により決定された第３測定信号との差を求めるように構成される。
【００３１】
好ましくは、第１磁場検出デバイスは、少なくとも１つの第１磁場センサーと少なくとも１つの第２磁場センサーとを含むとともに、次のように構成される。すなわち、少なくとも１つの第１磁場センサーの信号と、少なくとも１つの第２磁場センサーの信号とから、信号の振幅の差を読み取り、この差を、第１測定信号とするように構成される。
【００３２】
好ましくは、第１磁場検出デバイスは、前記複数の磁場センサーからの組み合わさった信号を読み取るために、直列に接続された複数の磁場センサーを含むことが好ましい。
【００３３】
好ましくは、第２磁場検出デバイスは、第１の磁場検出デバイスの磁場センサーの一部のみからの信号を読み取るために、第１の磁場検出デバイスに属するこれらの磁場センサーの１つまたはサブセットを含む。
【００３４】
好ましくは、第２磁場検出デバイスは、少なくとも１つの第１磁場センサーを備え、第１磁場センサーから第２測定信号として振幅を出力するように構成されることが好ましい。
【００３５】
好ましくは、計算装置は、差動信号と第１の磁場センサーの測定信号から第２の磁場センサーの振幅を計算により決定し、それを第３の測定信号として出力するように構成されることが好ましい。
【００３６】
好ましくは、第１の磁場検出装置は、少なくとも２つの第１の磁場センサーと、少なくとも２つの第２の磁場センサーと、次のような、磁場センサーの相互の配線接続または相互配線接続形態（例えば、相互接続経路および／またはスイッチングデバイスによるもの）とを備える。すなわち、いずれの配線接続も、第１および第２の磁場センサーの対の信号がアナログ方式で加算され、また、アナログ方式で減算されてアナログ差動信号として出力されるような、相互の配線接続または相互配線接続形態を備える。
【００３７】
好ましくは、少なくとも１つの第１の磁場センサーと、少なくとも１つの第２の磁場センサーとの和信号を読み取るための和信号読み取りデバイスがさらに備えられ、特には、評価装置は、和信号を評価することにより、試験対象物までの距離を決定するように構成される。
【００３８】
好ましくは、コンピューティングデバイスは、第３の測定信号として、少なくとも１つの第２の磁場センサーの信号の振幅を求めるように構成され、評価装置は、結果の出力信号として、少なくとも１つの第１の磁場センサーからの信号と、少なくとも１つの第２の磁場センサーからの信号との振幅差を求める。
【００３９】
好ましくは、磁場センサーとして、コイルまたは固体磁場センサーを使用する。
【００４０】
磁場発生装置は、特には１ｋＨｚから１０００ｋＨｚの周波数の交流磁場を試験対象物に加えるように構成される。
【００４１】
評価装置は、複数の波列にわたって測定信号を平均化するように構成されることが好ましく、１０個と１００００個との間の個数の波列にわたって平均化が実行されることが好ましい。
【００４２】
好ましくは、振幅測定を行うべく、磁場センサーについての平均コモンモード化を行うためのコモンモード化デバイスが備えられる。
【００４３】
好ましくは、第１および第２の磁場検出デバイスの磁場センサー、及び、磁場発生デバイスは、共通の強磁性増幅コアとともに、Ｘ字状配置またはＶ字状配置を形成する。
【００４４】
本発明はまた、上述の形態のいずれか１つによる負荷測定装置と、その負荷が測定される試験対象物とを含む負荷測定機構に関する。
【発明の効果】
【００４５】
負荷測定装置についての種々の実施形態は、負荷測定方法の種々の実施形態を実現するのに適している。
【００４６】
負荷測定方法についての種々の実施形態は、負荷測定装置または負荷測定機構の種々の実施形態によって実現できる。
【００４７】
本発明の実施形態は、添付図面を参照して以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】試験対象物に対する荷重、歪（ひずみ）またはトルクといった、機械的負荷を測定するための、負荷測定装置のセンサーヘッドについての第１の好ましい実施形態を示す図である。
【図２】センサーヘッドの第２の好ましい実施形態を示す図である。
【図３】図１のセンサーヘッド並びに試験対象物の側面図である。
【図４】センサーヘッドの別の実施形態についての、図３と同様の側面図である。
【図５】センサーヘッドのさらに別の実施形態についての、図３と同様の側面図である。
【図６】従来技術による負荷測定装置についてのブロック図である。
【図７】試験対象物に正のトルクが加えられた場合の、図６の従来技術による荷重測定装置におけるコイル対への、経時的な電圧を示すグラフである。
【図８】トルクが試験対象物に加えられない場合の図７のグラフである。
【図９】負のトルクが試験対象物に加えられた場合の図７のグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態による負荷測定装置の構造についてのブロック図である。
【図１１】本発明の一実施形態による負荷測定装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
図１〜図５は、負荷測定装置１２のためのセンサーヘッド１０についての種々の実施形態を示す。負荷測定装置１２は、例えば、少なくとも部分的に磁化され得る試験対象物１４における、特にはトルク、荷重または歪（ひずみ）といった、機械的負荷を測定するのに役立つ。ここでの試験対象物１４は、例えば、シャフト、動力伝達装置（power transmission device）、歯車や滑車などによる伝動部、ボルトやピン、膜（例えば圧力センサーの）などであり、強磁性材料から、または、強磁性材料でもって形成される。試験対象物１４と負荷測定装置１２とは、組み合わさって、負荷測定機構１６を形成する。
【００５０】
負荷測定デバイス１２は、磁場発生装置１８と、複数の磁場検出装置２０、２２とを含む。
【００５１】
磁場発生デバイス１８は、発電機コイルＬｇと、発電機コイルＬｇを駆動するための駆動回路２４（図６、図１１および図１２参照）とを含む。
【００５２】
磁場検出デバイス２０，２２は、検出器コイルＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２または固体磁場センサー２７の形態の磁場センサー２６、および、磁場センサー２６の信号を評価するための評価デバイス２５（図６，１１および１２を参照）を含む。
【００５３】
図１には、試験対象物１４に向かって前側から見た図でもって、センサーヘッド１０の実施形態が示されているが、図３には、側面から見た図が示されている。この実施形態は、第１の検出器コイルＡ１，Ａ２として形成される、２つの第１の磁場センサー２６−１と、第２の検出器コイルＢ１、Ｂ２として形成される２つの第２の磁場センサー２６−２とを備える。検出器コイルＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２は、強磁性材料からなる共通の磁束集中器３０上に、十字状配置またはＸ字状配置２８にて備えられる。また、中央に、発電機コイルＬｇが備えられる。ここでは、発電機コイルＬｇが、磁束集中器３０における対応する箇所の突起上に備えられるということにもなる。ここで、第１の検出器コイルＡ１およびＡ２が互いに、逆の側から向き合うように配置され、第２の検出器コイルＢ１およびＢ２が互いに、逆の側から向き合うように配置される。
【００５４】
図２は、Ｖ字状配置３２を有するセンサーヘッド１０のさらなる実施形態を示している。ここでは、一つのみの第１の磁場センサー２６−１、例えば、第１の検出器コイルＡ１と、１つのみの第２の磁場センサー２６−２とが、互いに、Ｖ字状の角度をなすように配置され、発電機コイルＬｇはＶ字状の先端に備えられる。
【００５５】
図４に示すように、検出器コイルの代わりに、固体磁場センサー２７が、第１および第２磁場センサー２６−１、２６−２として備えられることもありうる。
【００５６】
図５に示す、センサーヘッド１０の一実施形態においては、複数のコイル、すなわち、検出器コイルＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２および発電機コイルＬｇが、導体基板部材３６の平面コイル（プレーナコイル）３４として備えられる。配線基板部材３６は、例えば、プリント配線基板（PCB）として具現される。
【００５７】
本発明の実施形態による負荷測定装置１２は、磁場センサー２６−１、２６−２の信号を読み取って処理するための新しい信号処理のコンセプトを具現する。
【００５８】
ここに記載されている信号処理のコンセプトは、複数の磁場センサーが備えられるいずれのセンサーシステムにも適用可能である。ここでの複数の磁場センサーは、例えば、４つの検出コイル（Ａ１，Ａ２，Ｂ１及びＢ２がＸ字状配置をなすもの）、または、２つだけの検出コイル（Ａ１及びＢ１がＶ字状配置をなすもの）である。
【００５９】
図示された実施形態では、励起コイルないし発電機コイルＬｇが備え付けられた磁束集中器３０を通じて、磁場が生成される。
【００６０】
ここに記載されている信号処理のためには、他の構造および設計をも使用できる。したがって、例えば、種々の異なる磁場センサー２７（ホールセンサー、ＭＲ(磁気抵抗効果)センサーまたはＧＭＲ(巨大磁気抵抗効果）センサー)、または市場で入手可能な、この上なく多種多様な磁束集中器３０を用いて処理することも可能である。
【００６１】
図６に示す公知の負荷測定装置１１２においては、既にそのようなセンサーヘッド１０が備え付けられ、検出器コイルＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の信号をアナログで読み取ってアナログ微分測定を実行する。図６には、純粋にアナログのアクティブ磁化についての基本的な構成（ｓｅｔ  ｕｐ）を示す（先行技術では、ＴＡＭ  Ａ３テクノロジーという商品名でＴｏｒｑｕｅ  ａｎｄ  Ｍｏｒｅ社によって市販されている）。例えば、発電機コイルＬｇは１ｋＨｚと２０ｋＨｚとの間の範囲で作動され、検出器コイルＡｉまたはＢｉ（ｉ＝１または２）は１ｋＨｚと１００ｋＨｚとの間の範囲で作動される。
【００６２】
図６の左側の箇所にあるコイルの相互の配線接続からわかるように、この目的のために、１対の第１検出コイルＡ１、Ａ２は直列に接続され、１対の第２検出コイルＢ１、Ｂ２も直列に接続されており、これら２つの対は互いに反対の方向へと直列に接続されている。
【００６３】
これにより、次のように、出力信号ＵＡＢとして生成される。
ＵＡＢ＝ＵＡＴ−ＵＢＴ＝（Ｕ（Ａ１）＋Ｕ（Ａ２））−（Ｕ（Ｂ１）＋Ｕ（Ｂ２））、
ここで
ＵＡＴは、第１検出器コイルＡ１，Ａ２の対Ａの電圧であり、
ＵＢＴは、第２検出器コイルＢ１，Ｂ２の対Ｂの電圧であり、
Ｕ（Ａ１）は、一方の第１検出器コイルＡ１の電圧であり、
Ｕ（Ａ２）は、他方の第１検出器Ａ２の電圧であり、
Ｕ（Ｂ１）は、一方の第２検出器コイルＢ１の電圧であり、
Ｕ（Ｂ２）は、他方の第２検出器コイルＢ２の電圧である。
【００６４】
測定信号はＵＡＢの振幅である。ＵＡＢの位相は測定されない。その結果、識別特性情報(signature information)は失われる。
【００６５】
図７は、試験対象物１４に正のトルクが作用したときの電圧ＵＡＢ，ＵＡＴおよびＵＢＴを示す。図８は、トルクが試験対象物に作用しなかったときの電圧ＵＡＢ、ＵＡＴおよびＵＡＢを示す。また、図９は、試験対象物に負のトルクが作用したときの電圧ＵＡＢ，ＵＡＴおよびＵＢＴ１４を示す。
【００６６】
アナログ原理を使用した信号処理では、最適なＳ／Ｎ比を得るために、差動信号Ａ−Ｂを直接のアナログ測定値として（上記の電圧ＵＡＢの振幅の形で）使用することが推奨される。また、典型的には、信号の波高が数ｍＶであるときに、達成可能なノイズ値は約８μＶである。すなわち、トータルの測定範囲（＝ＦＳ）に対して０．１％〜０．５％である。別の問題は、信号ＵＡＢ（Ａ−Ｂに対応）に、振幅情報と位相情報とが同時に含まれていることである。この位相情報は、測定信号に非線形性を引き起こすのであり、このことにより、信号変化が大きい場合に、次のようになりうる。すなわち、特性曲線が非常に強く歪んでしまい、明確なトルク方向を決定できないということになりうる。非対称性を特別に導入することにより、例えば、異なる巻き数のコイルを使用することにより、動作点をシフトさせうるのであるが、次のことに関して不確実性が残る。すなわち、(i)最小のところでの非線形性の挙動と、(ii)知られていなかったり変化したりする動作点（キャリブレーションの際に測定領域の全体にわたって動作するよりも前）と、(iii)温度及び間隔についての感度に関して生じ得る不利な点と、に関して不確実性が残る。
【００６７】
また、図６に示す公知の差動シングルチャンネルアプローチであると、コイルの数に関係なく、いずれの場合も、２つのセンサーコイル（または、２対のセンサーコイル）の検出信号同士の間に位相オフセットが存在することとなる。この位相オフセットは、正確な出力値、すなわち、適切な差の値を得るために、補償されるべきものである。位相オフセットのため、２つのセンサーコイル（または２対のセンサーコイル）の信号値を同一の時点に使用することができないのであり、位相オフセットを考慮しなければならず、差を形成するように、求められた位相オフセットに関連して存在する信号値を使用する必要がある。この位相オフセットを求めるために、２つのセンサーコイルの信号のゼロ交差が使用される。
【００６８】
これらの不利な点を回避する１つの方法は、交流磁場を離散的にサンプリングし、時間的に連続する測定に代えて、時間的に離散する測定を実行することである。Ａ＝（Ａ１＋Ａ２）およびＢ＝（Ｂ１＋Ｂ２）の振幅が直接に測定された場合、Ｓ／Ｎ比（１０〜２０ｍＶの所望（非ノイズ）の信号に基づいて約５０μＶのノイズ電力）は、幾分劣るが、トルク方向の明確な決定、及び、位相と振幅との分離が可能である。
【００６９】
アクティブ磁化により試験対象物の負荷を測定するための方法および装置の特に好ましい実施形態は、振幅の差（Ａ−Ｂ）、および、２つのコイル対ＡまたはＢのうちの一つについての時間的なサンプリングを使用し、これから、Ｂ（振幅と位相）について計算により求めるか、または２番目の場合にＡ（振幅と位相）について計算により求める。
【００７０】
サンプリングは非常に高い周波数（数百ｋＨｚ）で行われることが好ましく、このようにして、数千の交流磁場の波列（サンプル）を評価することができる。
【００７１】
平均化後、１秒あたりに、１００個と１０００個との間の個数のサンプル値を出力信号として出力できるため、出力信号の時間分解能は１〜数ミリ秒の範囲となる。
【００７２】
このようにして得られる「信号対ノイズ」比（Ｓ／Ｎ比）の値は、使用される安全係数に応じて、８，０００と１２，５００と（６０および１５０ＭＰａの機械的負荷に対応）の間である。これは、１６〜２５ｍＶの所望信号の測定範囲に関連した、およそ２μＶまたは０．０１３％ＦＳ〜０．００８％ＦＳのノイズに相当する。
【００７３】
ＵＡＴ−ＵＢＴの純粋なアナログ測定とは対照的に、両方のチャネルは別々に測定されることが好ましく、したがって振幅と位相とは別々に決定される。
【００７４】
有利には、巻かれたコイルは使用されず、低コストにて製造プロセスの高い再現性を達成するために、少し前から知られているように、配線基板３６に統合された平面コイル３４を用いる（図５参照）。
【００７５】
図１０は、時間ブロックシーケンスにおける負荷測定方法の好ましい設計を示し、図１１は、負荷測定装置１２の好ましい設計の概略ブロック図を示す。
【００７６】
この実施形態によると、第１のチャネルに第１の測定信号Ｕ１を供給する第１の磁場検出装置２０は、第１の磁場センサー２６−１，Ａ１，Ａ２と、第２の磁場センサー２６−２，Ｂ１およびＢ２とを含む。磁場センサー２６−１，２６−２，Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２は、技術水準に基づいて前述したように、対をなすように存在する場合、対をなすようにして直列（Ａ１＋Ａ２）および（Ｂ１＋Ｂ２）に、かつ、互いに逆の方向に接続される。したがって、第１の磁場検出装置２０は、図６のシングルチャネルの公知の回路におけるアナログ構造およびアナログチャネルに対応する。測定信号として、差動信号ＵＡＢが供給される。
【００７７】
また、第２の磁場検出装置２２は、第２の測定信号Ｕ２，ＵＡＴを供給するために備えられる。第２の磁場検出装置２２は、少なくとも１つの第１の磁場センサー２６−１のみを含む。例えば、Ｖ字状配置の１つの第１の磁場センサー２６−１のみを含むか、またはＸ字状配置の第１磁場センサーの対Ａ１＋Ａ２のみを含む。また、第２の磁場検出装置２２は、少なくとも１つの第１磁場センサー２６−１のみの測定信号を供給する。したがって、測定信号Ｕ２としてＵＡＴが供給される。
【００７８】
また、これらの測定信号ＵＡＢおよびＵＡＴから少なくとも１つの第２の磁場センサー２６−２の測定信号を計算するコンピューティングデバイス４０が備えられる。
【００７９】
図１０は、ドライバー回路２４（図１１を参照）としてのＨブリッジによる磁場生成Ｓ１と、それに続くエッジ減衰Ｓ２とを示す。このように生成される磁場は、センサーヘッド１０によって、特には発電機コイルＬｇによって、試験対象物１４に印加される。ステップＳ３（磁場検出）では、信号ＡＢが、Ｕ１＝ＵＡＢの形で、センサーヘッド１０のコイル装置でもって読み取られ、また、Ａに対応する、一つまたは複数の第１磁場センサーの信号Ｕ２＝ＵＡＴが読み取られる。読み取られた測定信号Ｕ１、Ｕ２は、ステップＳ４にて、ＲＣ回路Ｒ２−Ｃ２−Ｒ４ないしはＲ３−Ｃ３−Ｒ５による振動減衰、および、それぞれの増幅器４２での増幅を受ける。続いて、ＡＤ変換器でデジタル化され、評価装置２５で処理される。
【００８０】
図１０は、（左から右への）デジタル信号評価経路を示す。最後の矢印はデジタル出力を表し、信号処理により、温度、ヒステリシス、及び、センサーと試験対象物との間の距離についての補正を行うことができる。
【００８１】
図１１に、デュアルチャネル・測定データ作成処理の基本回路を示す。Ｈブリッジの形態のドライバー回路２４が、発電機コイルＬｇ（Ｇｅｎ）を駆動する。Ｈブリッジ（H-bridge；４象限ドライバー）は、一つの典型的なモータードライバーである。すなわち、Ｈブリッジ回路は、４つの半導体スイッチ（トランジスタ）からなり、直流（ＤＣ）電圧（電源）を、可変の周波数及び可変のパルス幅を有する交流（ＡＣ）電圧（Ｏｕｔ＿１、Ｏｕｔ＿２）に変換する。Ｒ１とＣ１は、矩形波信号から正弦波信号を生成するのに用いられる。例えば、１ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲の周波数の磁場が生成される。
【００８２】
サンプリングは、好ましくは１ｋＨｚから数百ｋＨｚの範囲の周波数で行われる。さらに好ましくは、例えばマイクロプロセッサのソフトウェアとして実現される、改善された振幅測定のためのコモンモード化、及び平均化が、複数の波列（１０から１０００波列）にわたって行われる。
【００８３】
ここに記載されている信号処理のさらなる利点は、磁束集中器３０用の強磁性材料の選択の自由である。このような選択の自由は、ここでの処理法において、コイルと強磁性材料とのそれぞれの組み合わせにて用い得る。鉄製コアに加えて、ここでのセンサーヘッド１０には、原材料から加工して得られた鉄芯の他にも、三次元（３Ｄ）に印刷された芯（コア）、または、高コストで組み立てる必要がある変圧器シートを用いる。今や、市販のフェライトコアを用いるだけでなく、コア自体が完全に省略され、背面のカバー部が金属箔で覆われるという可能性もある。
【００８４】
また、ここに詳細に示されていない他の実施形態では、個々の磁場センサー２６−１、２６−２、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の出力は、個別に読み取ることができ、また、個別にまたは種々の組み合わせにて、差動信号または和信号としてまたは読み取り可能で評価可能である。このようにして、相異なる測定信号を読み取ることができ、そこからさらなる測定信号を求めることができる。したがって、第１および第２の磁場測定装置２０、２２は、相異なる磁場センサー２６−１、２６−２、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２から構築することができる。
【００８５】
４つの検出コイル（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）は、増幅器４２を介して、使用可能な測定信号を得るために、使用目的に応じて異なる方法で相互に接続することができる。
【００８６】
コイルの相互の接続、または、より一般的には磁場センサー２６−１、２６−２の相互の接続は、ハードウェアの形で、例えば、相応に設計された配線基板部材３６を介して行うか、または、スイッチング電子機器にて、例えば、ソフトウェアでもって制御されるようにして行うことができる。
【００８７】
このために、検出器コイルＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の出力は、個々に、スイッチング電子機器に接続されるのでありうる。このスイッチング電子機器は、目的に応じて、これらの出力を、相互に接続して、または、個別に評価する。特に、検出器コイルのサブセットは、和信号を生成すべく同一の向きにて読み取るか、または、差動信号を読み取るべく互いに異なる極性で読み取ることができる。
【００８８】
ここに記載されている信号処理についての、このような好ましい設計の１つの利点は、コイル対についての切り替え配線接続にある。したがって、切り替え配線接続（Ａ１−Ｂ１）−（Ａ２−Ｂ２）は、次のことを可能にする。すなわち、局所的な欠陥を検出することができ、例えば、シャフトの亀裂を検出することができる。このことは、現在の、Ｘ字状に設計されたＡ３の一体型センサーあると可能でない）。
【００８９】
切り替え配線接続（例えば、交互の切り替え接続）の形態であると、さらに、次のような利点を有する。すなわち、安全・確実性に関連した応用の枠内において、例えば、IEC 61508シリーズの規格に基づくＳＩＬ分類「電気・電子・プログラマブル電子安全関連系の機能安全」の枠内において、障害を抑制・管理または除去するためのさまざまな方法をサポートできる。これにより、動作中の偶発的な障害の検出、並びに、検出された障害の安全な抑制・管理についてのモニタリングと、安全・確実に規定・特定された状態への移行とを可能にする。この目的のために、２つの信号経路を用いることができ、これらの信号経路のうちの、第１のチャネル（Ａ１−Ｂ１）と、第２のチャネル（Ａ２−Ｂ２）とで評価が行われる。例えば、本来同じである、これら２つの値が、仕様の２倍以上ずれる場合、２つの情報を互いに相殺して補正し、必要に応じて妥当性をチェックする。
【００９０】
（Ａ１＋Ｂ１）−（Ａ２＋Ｂ２）のとおりにコイルが相互に配線接続されている場合、都合よく、応力勾配または横力が発生しているかどうかを知ることができる。しかし、この配線接続の構成は、例えば、車軸への変化する負荷と、異なるトラクション比とを求める応用に用いることができるが、これに限られるのではない。
【００９１】
コイルＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２について直接にサンプリングされ、第２のプロセスステップで相互にキャンセルして補正する場合、一時的な信号の不変性に関する情報を、さらに得ることができる。
【００９２】
試験対象物１４（例えばシャフト）の直径が１００ｍｍを超える大きな直径を有する範囲では、次のような方式の方法を、有利に使用することができる。DE102017107111.3に記載されて示されているように、一つの回転するシャフトの周りに、複数の個々のセンサーを配置してから、これらの計測値について、キャンセル・補正を行う。この場合、解析されるべき信号は、複数の配線ｎ［（Ａ１＋Ａ２）−（Ｂ１＋Ｂ２）］に基づいている。そして、第２のプロセスステップにて、平均化データ処理を行うことができる。例えば、ｎ（＝測定ポイントの数）は、４と１６と間の値とする。
【００９３】
ここに記載されている全ての回路及び配置構成は、一般に「Ｘ」モード（Ｘ字状配置２８、図１）または「Ｖ」モード（Ｖ字状配置３２、図２）のいずれかで動作できる。「Ｘ」モードでは、発電機コイルＬｇの他に、４つの検出器コイルが備えられ、「Ｖ」モードでは、２つの検出器コイルが、特定の配置（７０°と１１０°との間の角度）で備えられる。２つのコイル（Ｖ字状配置３２）の場合、Ａ１−Ｂ１が選択されるが、このことは、次のような利点を有する。すなわち、２個と、例えば１６個との間の個数の部材からなるシンプルな一体型センサーであると、DE 10 2017 107 111.3に４つの測定要素について記載されているように、同心度が低い場合にも、シャフトの周りでの解像度が大幅に高くなり、信号の不均一性がさらに大幅に改善されうる（１％ＦＳから０．２％ＦＳ）。
【００９４】
最後に、コイルＬｇおよびＡｉ、Ｂｉ（ｉ＝１または２）のところの交流磁場から、信号Ａと信号Ｂとの間の相対的な位相の関係と、発電機に対する信号Ａまたは信号Ｂの位相と、発電機に対する計測された信号（ＡＢ）とを導き出して、有利な具合に、さらにキャンセルして補正することができる。
【００９５】
これに関連して、ここに記載された全ての変形例に関する、同じ向きの接続配置、及び、逆向きに接続されたもの（巻線の始めのコイルの向きを参照）についても、本発明によってカバーされると考えられる。
【００９６】
試験対象物１４に印加される力または電圧を測定する方法の好ましい構成は、以下のステップを含む：
(1) 磁場を生成する；
(2) 生成された磁場を試験対象物１４に印加する；
(3) 試験対象物１４に力を加える；
(4) 印加された力の結果としての、被検体１４における変化した磁場を、第１磁場検出デバイス２０でもって検出し、第１磁場検出デバイス２０でもって第１測定信号Ｕ１，ＵＡＢを供給する（「Ａ−Ｂ」）；
(5) 印加された力の結果としての、被検体１４における変化した磁場を、第２磁場検出デバイス２２でもって検出し、第２磁場検出デバイス２２でもって第２測定信号Ｕ２，ＵＡＴを供給する（「Ａ」または「Ｂ」）；
(6) 第１測定信号（「Ａ−Ｂ」）および第２測定信号（「Ａ」または「Ｂ」）から、第３測定信号ＵＢＴ（「Ｂ」または「Ａ」）を算出する；
(7) 最終的な信号である「出力信号Ａ*−Ｂ*」を、第２測定信号と、算出された第３測定信号との差（振幅（Ａ）−振幅（Ｂ））として求める；及び、
(8) 最終的な信号に基づいて、試験対象物に適用される力または歪みを求める。
【００９７】
好ましくは、コイルＡ１＋Ａ２＋Ｂ１＋Ｂ２の和信号を読み取って評価することができる。このようにして、試験対象物１４までの距離の測定を有利な具合に実現できるようにする。したがって、力または歪みに加えて、センサーヘッド１０から検査対象物１４までの距離も測定することができる。
【００９８】
さらに、シンプルな振幅の測定を実現するために、平均化コモンモード化が好ましい。
【００９９】
好ましくは、上記に追加してまたは上記に代えて、配線接続（Ａ１＋Ｂ１）−（Ａ２＋Ｂ２）の測定信号を読み取ることができる。
【０１００】
上述のように、検出器コイルＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の代わりに、２つまたは４つの固体磁場センサー２７を使用することができる。特には、このような磁場センサー２７が使用される場合、ここに示されたコンセプトは、直流および／または非変動磁場でも機能する。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  センサーヘッド
１２  負荷測定装置
１４  試験対象物
１６  負荷測定機構
１８  磁場発生デバイス
２０  第１磁場検出デバイス
２２  第２磁場検出デバイス
２４  ドライバー回路
２５  評価デバイス
２６  磁場センサー
２６−１  第１磁場センサー
２６−２  第２磁場センサー
２７  固体磁場センサー
２８  Ｘ字状配置
３０  磁束集中器
３２  Ｖ字状配置
３４  平面コイル（プレーナコイル）
３６  配線基板部材
４０  コンピューティングデバイス
４２  増幅器
４４  Ａ／Ｄ変換器
１１２  負荷測定装置（従来技術）
Ａ１  第１の検出器コイル
Ａ２  第１の検出器コイル
Ｂ１  第２の検出コイル
Ｂ２  第２の検出コイル
Ｌｇ  発電機コイル
Ｓ１  磁場生成
Ｓ２  エッジ減衰
Ｓ３  磁場検出
Ｓ４  振動の減衰・増幅
Ｓ５  Ａ／Ｄ変換・信号処理
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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