СПОСОБ И СЕНСОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ И/ИЛИ ИЗМЕНЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА

1. Способ определения положения и/или изменения положения объекта измерения относительно чувствительного элемента (3), причем чувствительный элемент (3) предпочтительно представляет собой катушку (6) чувствительного элемента (3), подпитываемую переменным током, отличающийся тем, что посредством магнита (4), приданного объекту (2) измерения, в магнитомягкой пленке (8), магнитная проницаемость которой изменяется под воздействием магнитного поля в зависимости от напряженности магнитного поля и которая находится с области влияния чувствительного элемента (3), вызывается изменение магнитной проницаемости пленки (8) и что изменение магнитной проницаемости пленки (8) определяется по его обратному действию на чувствительный элемент (3) и отсюда определяется положение и/или изменение положения объекта (2) измерения относительно чувствительного элемента (3).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что компенсационная катушка (7), возбуждаемая постоянным током, создает магнитное поле, с помощью которого оказывается воздействие на магнитную проницаемость пленки (8) или части пленки (8), причем постоянный ток может регулироваться таким образом, что устанавливается, по существу, постоянное магнитное поле компенсационной катушки (7).
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для калибровки чувствительного элемента (3) выполняются следующие этапы
позиционирование объекта (2) измерения в множестве положений h относительно чувствительного элемента (3) с величиной шага δh,
подача переменного тока на катушку (6) чувствительного элемента,
определение импеданса Z и/или относительного изменения Z/ΔZ импеданса катушки (6) чувствительного элемента в каждом положении,
определение характеристической кривой, описывающей зависимость относительной чувствительности S катушки (6) чувствительного элемента от положения h объекта (2) измерения, где
S=ΔZ/Z:δh,
0
определение положения h на характеристической кривой, в котором относительная чувствительность S принимает максимальные значения,
0
0
запись величины комплексного импеданса Z, соответствующей положению h, в энергонезависимую память,
подача постоянного тока на компенсационную катушку (7),
определение импеданса Z и/или относительного изменения Z/ΔZ импеданса катушки (6) чувствительного элемента в любом положении h, причем на пленку (8) воздействуют магнитные поля катушки (6) чувствительного элемента, компенсационной катушки (7) и магнита (4),
изменение постоянного тока в диапазоне ±Δh измерений до достижения записанной заданной величины импеданса,
определение зависимости постоянного тока от изменения положения объекта (2) измерения.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обнаружения обратного действия на катушку (6) чувствительного элемента, вызванного изменением магнитной проницаемости пленки (8), проводится измерение импеданса или его изменения, причем могут определяться действительная составляющая Re{Z} и мнимая составляющая Im{Z} комплексного импеданса катушки (6) чувствительного элемента (3), а также частное D=Re{Z}/Im{Z}.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что величина постоянного тока устанавливается посредством компенсационной катушки (7) в системе следящего управления с помощью замкнутого контура регулирования, причем частное D может быть использовано в контуре регулирования в качестве заданной величины и/или причем мнимая составляющая Im{Z} может быть использована для определения положения между объектом (2) измерения и чувствительным элементом (3), причем D предпочтительно удерживается постоянным и/или причем сила постоянного тока, протекающего в компенсационной катушке (7), может быть использована для определения положения.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что благодаря регулированию максимальная относительная чувствительность S чувствительного элемента (3) удерживается постоянной во всем диапазоне измерений или в его части.
7. Сенсорное устройство для определения положения и/или изменения положения объекта (2) измерения относительно чувствительного элемента (3), причем объекту (2) измерения предпочтительно придан магнит (4) и причем чувствительный элемент (3) предпочтительно содержит катушку (6) чувствительного элемента, подпитываемую переменным током, в частности, для осуществления способа по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что в области влияния чувствительного элемента (3) расположена пленка (8) из магнитомягкого материала, причем магнитная проницаемость пленки (8) под влиянием магнитного поля изменяется в зависимости от напряженности магнитного поля, и что предусмотрена схема (11) обработки, с помощью которой изменение магнитной проницаемости пленки (8) определяется по его обратному действию на чувствительный элемент (3) и делается вывод в отношении положения и/или изменения положения объекта (2) измерения относительно чувствительного элемента (3).
8. Сенсорное устройство по п.7, отличающееся тем, что предусмотрена компенсационная катушка (7), возбуждаемая постоянным током и влияющая на магнитную проницаемость пленки (8) или части пленки (8), причем магнитные поля катушки (6) чувствительного элемента (3), компенсационной катушки (7) и магнита (4) могут складываться в результирующее магнитное поле, причем катушка (6) чувствительного элемента может быть гальванически отделена от компенсационной катушки (7).
9. Сенсорное устройство по п.8, отличающееся тем, что сила постоянного тока регулируется, и/или что магнит (4) включает в себя постоянный магнит и/или электромагнит, и/или что пленка (8) находится в емкостной связи с катушкой (6) чувствительного элемента и имеет электрический контакт (9), причем между контактом (9) пленки (8) и выводом катушки (6) чувствительного элемента может быть включен осциллятор (10).
2
2
3
4
4
3
10. Сенсорное устройство по п.9, отличающееся тем, что второй вывод катушки (6) чувствительного элемента соединен со входом усилителя (12) схемы (11) обработки, причем сигнал U, выдаваемый усилителем (12), пропорционален относительному изменению ΔZ/Z импеданса катушки (6) чувствительного элемента, причем для определения двух ортогональных компонентов напряжения Uможет быть предусмотрено электронное устройство (13), причем один из обоих компонентов пропорционален действительной составляющей Re{Z}, а другой - мнимой составляющей Im{Z} комплексного импеданса катушки (6) чувствительного элемента и/или причем электронное устройство (13) при необходимости формирует сигналы U и U, причем с помощью сигнала U синхронизируется осциллятор (10), а сигнал U может быть использован для управления источником (14) напряжения.
11. Сенсорное устройство по п.10, отличающееся тем, что электронное устройство (13) содержит аналого-цифровой преобразователь, процессор и память и через оптоэлектронный элемент связи соединяются со входом источника (14) напряжения.
12. Сенсорное устройство по любому из пп.7-11, отличающееся тем, что чувствительный элемент (3) установлен на круглой основе (20), и/или что чувствительный элемент (3) выполнен плоскостным и установлен предпочтительно на плоской основе, и/или что в результате изменения магнитной проницаемости пленки (8) глубина проникновения электромагнитного поля, создаваемого катушкой (6) чувствительного элемента, увеличивается и что пленка (8) по своей длине рассчитана таким образом, чтобы электромагнитное поле на участках с низкой магнитной проницаемостью могло проходить через пленку (8), и/или что предусмотрена проводящая поверхность (26), расположенная вблизи пленки (8) и со стороны, противоположной катушке (6) чувствительного элемента, причем электромагнитное поле, пронизывающее пленку (8), может индуцировать в проводящей поверхности вихревые токи.
13. Сенсорное устройство для определения положения и/или изменения положения объекта (2) измерения относительно чувствительного элемента (3), причем объекту (2) измерения предпочтительно придан магнит (4) и причем чувствительный элемент (3) предпочтительно содержит катушку (6) чувствительного элемента, подпитываемую переменным током, отличающееся тем, что в области влияния чувствительного элемента (3) расположена пленка (8) из магнитомягкого материала, причем магнитная проницаемость пленки (8) под влиянием магнитного поля изменяется в зависимости от напряженности магнитного поля и причем перемещение объекта (2) измерения осуществляется, по существу, параллельно направлению протяженности пленки (8), и что изменение магнитной проницаемости пленки (8) определяется по его обратному действию на чувствительный элемент (3), а отсюда делается вывод в отношении положения и/или изменения положения объекта (2) измерения относительно чувствительного элемента (3).
14. Сенсорное устройство по п.12, отличающееся тем, что предусмотрена схема (11) обработки, с помощью которой определяется изменение магнитной проницаемости пленки (8) по его обратному действию на катушку (6) чувствительного элемента, причем магнит (4) может включать в себя постоянный магнит и/или электромагнит, и/или причем пленка (8) может находиться в емкостной связи с катушкой (6) чувствительного элемента и иметь электрический контакт (9), причем между контактом (9) пленки (8) и выводом катушки (6) чувствительного элемента включен осциллятор (10).
2
15. Сенсорное устройство по п.11, отличающееся тем, что второй вывод катушки (6) чувствительного элемента соединен с усилителем (12) схемы (11) обработки, причем сигнал U на выходе усилителя (12) пропорционален изменению ΔZ/Z импеданса катушки (6) чувствительного элемента.
16. Сенсорное устройство по любому из пп.13-15, отличающееся тем, что чувствительный элемент (3) установлен на круглой основе (20), и/или что чувствительный элемент (3) выполнен плоскостным и установлен предпочтительно на плоской основе, и/или что в результате изменения магнитной проницаемости пленки (8) глубина проникновения электромагнитного поля, создаваемого катушкой (6) чувствительного элемента, увеличивается и что пленка (8) по своей длине рассчитана таким образом, чтобы электромагнитное поле на участках с низкой магнитной проницаемостью могло проходить через пленку (8), и/или что предусмотрена проводящая поверхность (26), расположенная вблизи пленки (8) и со стороны, противоположной катушке (6) чувствительного элемента, причем электромагнитное поле, пронизывающее пленку (8), может индуцировать в проводящей поверхности вихревые токи.