CN101283236A

CN101283236A - 传感器装置、传感器设备以及测量物体属性的方法

Info

Publication number: CN101283236A
Application number: CNA2006800313461A
Authority: CN
Inventors: 卢茨·梅
Original assignee: NCTengineering GmbH
Current assignee: NCTengineering GmbH
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2008-10-08
Also published as: ES2883120T3; EP1920221B1; EP1920221A1; JP2009506334A; US8058865B2; US20080315870A1; WO2007025720A1

Abstract

一种用于测量物体属性的传感器装置，所述传感器装置包括：磁场产生器，用于在物体的至少一部分中产生磁场；以及至少一个磁场检测器，用于响应于在物体的至少一部分中产生的磁场检测至少一个检测信号，其中，所述至少一个检测信号表示所述物体的属性；其中，可对所述磁场产生器施加直流电流或者直流电压以在物体的至少一部分中产生磁场。

Description

传感器装置、传感器设备以及测量物体属性的方法

本申请要求2005年8月30日提交的欧洲专利申请第05 018 794.7号和2005年8月30日提交的美国临时专利申请第60/712,926号的申请日的优先权益，其全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本发明涉及一种传感器装置。

此外，本发明涉及一种传感器设备。

本发明还涉及一种测量物体属性的方法。

背景技术

磁变送器技术在转矩和位置的测量中得到应用。开发其特别用于轴或者进行转矩运动或线性运动的其它部分的转矩的非接触测量。可以对转动或者往复元件设置磁化区域，即磁编码区域，当轴转动或者往复时，该磁编码区域在磁场检测器(例如磁线圈)中产生特征信号，从而可以确定轴的转矩或者位置。例如，在WO 02/063262中公开了这种传感器。

WO 05/064301公开了基于磁传感器原理的另一种转矩传感器，其基于对轴直接施加电流脉冲，该脉冲通过陡峭的上升沿和缓慢的下降沿来限定。

US 6,810,754公开了一种用于测量位移的变送器，其包括：变送器组件，其具有绕中轴缠绕并且可对其通电以产生磁场的线圈；以及第一和第二磁场传感器装置，其轴向地布置在线圈两侧，每一个装置接近线圈以响应通过对线圈通电而产生的磁场分量。布置铁磁构件以与线圈产生的场互相作用，将该铁磁构件和变送器组件安装为沿所述中轴的方向相对移位，使得由第一和第二传感器装置感测到的各个场分量的差额(balance)是铁磁构件相对于变送器组件的轴向位置的函数。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效率的传感器。

为了实现上述目的，提供根据独立权利要求的传感器装置、传感器设备以及测量物体属性的方法。

根据本发明的示例性实施例，提供一种用于测量(例如运动或者静止)物体(可由可磁化材料制造)的至少一个属性(即一个或者多个属性)的传感器装置，所述传感器装置包括：磁场产生器，用于在物体的至少一部分中产生磁场；至少一个磁场检测器，用于响应于在物体的至少一部分中产生的磁场检测至少一个检测信号，其中，所述至少一个检测信号表示所述物体的属性。

根据本发明的另一示例性实施例，提供一种用于测量物体属性的传感器设备，所述传感器设备包括具有上述特征的传感器装置；以及物体(其可以选择性地耦合到磁场产生器和/或选择性地耦合到至少一个磁场检测器)。

根据本发明的又一示例性实施例，提供一种测量物体属性的方法，所述方法包括：通过对磁场产生器施加直流电流或者直流电压在所述物体的至少一部分中产生磁场；响应于在所述物体的至少一部分中产生的磁场检测至少一个检测信号，其中，所述至少一个检测信号表示所述物体的属性。

根据本发明的示例性实施例，提供了一种传感器装置，其包括磁场产生器和一个或多个磁场检测器。该传感器装置可以接合到待检查的静止或者可移动物体，以在该物体和磁场产生器之间获得小的距离用于进行高效率的磁场变换(transfer)，从而能够以高的准确度和效率测量物体的物理(例如与运动相关的)参数。该参数例如可以是转动物体的角位置、转动物体的角速度、转动物体的角加速度、往复运动的物体的位置、运动物体的速度、运动物体的加速度、对物体施加的转矩、对物体施加的力、对物体施加的剪切力等。可以顺序或者同时测量这些或其它参数中的一个或者这些或其它参数中的多个。

该传感器解决方案可以应用于处于静止位置或者处于动态状态(运动物体，其中运动意为：转动、弯曲、线性运动等)的物体。这种感测技术可以用于测量以下机械力中的至少一个：转矩、弯曲、剪(sheering)、中轴负载等。

与已知的方法相比，本发明的实施例不依赖于施加电流脉冲(相信这会导致传感器不能正常并且无错误地工作)，而实现了对磁场产生器施加直流电流或者电压。

根据本发明的示例性实施例的技术可以应用于静止物体和运动装置。这种技术不需要物体能够被磁化(也就是说，不需要在物体中可以永久地存储磁场)。然而，用于物体的材料具有能吸附磁体的磁性是有利的。当然，可磁化的物体将正确地工作。

此外，物体的材料足够硬或者可以被硬化使得信号迟滞规范准确是有利的。根据所使用的材料可以应用表面硬化(surface hardening)和壳面硬化(case hardening)。

可以将传感器装置(固定地或者可拆卸地)安装在要检查的物体上。物体可以由可被磁化即至少在存在外部磁场时具有磁性的材料制成。这种材料例如可以是工业用钢、或者铁磁铁、或者其它具有顺磁性或者铁磁性的材料(例如3d磁体或者4f磁体)。

可以对磁场产生器施加直流电流或者直流电压(相对于交流电流或者交流电压)，磁场产生器可以是磁场产生器线圈(电磁体等)。因此，可以在位于被磁场产生器线圈的绕组围绕的物体的表面和/或内部产生磁场。这样，施加这种直流电流(DC)或者直流电压可以产生沿着物体的延伸方向基本均匀并且沿长度方向定向的磁场，所述物体可以因此而被磁化。例如，物体可以是马达的轴。

磁场产生电流或电压可以足够大，以在物体内产生充分强的磁场以产生可测量的磁性，但是又应当足够小使得轴内的磁场分布可以由物体的运动或者对物体施加的其它力灵敏地修正。换句话说，当通过磁场产生器在物体中产生适当幅值的磁场时，同时施加到该可移动物体的转矩或者其它力可以在特征上修正可移动物体内的磁场分布。因此，磁信号(例如，可以通过实现为线圈的磁场检测器检测的感应电压等)可以表示所施加的转矩或者力。然后，该信号可以作为用于定性或者定量地确定所施加的转矩或者力的幅值和/或方向的基础。相信，通过施加在物体上的外部影响能够表征特征地处理可磁化物体内部的磁化矢量的方向和/或幅值。这种效应可以作为根据本发明的示例性实施例的检测原理的基础。

在通过一个或者多个磁场检测器测量了一个或多个检测信号之后，可以切断激励直流(或者在一段时间上恒定的)电信号，从而可以实现在可移动物体中基本没有磁性剩余。换句话说，通过DC产生的磁场而产生的可移动物体的磁性是可逆的。

可以在确定单元(例如诸如中央处理器、微处理器或者计算机的计算实例)中评价或者分析检测信号以得到所希望的结果，例如当前对可移动物体施加的转矩的值。在该测量之后，可以将传感器装置从可移动物体取下并运输到另一个地点。因此，可以提供用于测量任意种类的力或者转矩的易于制造并且使用时灵活、快捷且廉价的便携式系统。

对产生器线圈施加的恒定电信号可以在可移动物体(例如轴)中临时产生充分小的值(例如，可移动物体的表面部分处小于或者等于30高斯(Gauss))的磁场。引入可移动物体的磁场应当低于永久磁化的阈值。此外，磁场应当充分小以保证磁场矢量“跟随”对轴的外部(特别是运动引入的)影响。

对检测器设置正确的定向，相信在不对可移动物体施加力或转矩的情况下恒定磁场的施加本身在检测器线圈中不产生信号。由于线圈中轴相对于磁化矢量的定向对用于检测该磁化的检测器线圈的灵敏度具有很大的影响，因此通过检测器线圈的正确定向可以获得在没有产生器线圈产生的磁场且同时对物体的外部影响的情况下的这种“无效(null)”效果。因此，可以以如下方式选择定向：仅在作为所施加的力或者转矩的结果产生磁场矢量的“倾斜”或者“扭曲”时，检测器线圈检测到信号。可以通过对磁场产生器施加直流电流或者直流电压，也就是说不随时间变化的电信号来获得这种“倾斜”或者“扭曲”效果。

根据本发明的示例性实施例，轴本身不必永久地被磁化。

因此，根据本发明的示例性实施例，提供DC信号对磁场产生器供电。合适的电流值在如下范围内：应当足够小以允许通过转矩或力来修正磁化矢量，还应当足够大以允许获得可检测的信号。

根据本发明的示例性实施例，可以提供简单地在作为测量目标的可移动物体上滑行或者安装的便携式传感器装置。检测线圈可以直接安装在产生器线圈的框架上或者可以集成在该框架中。因此，由于在施加DC信号期间可以持续地测量检测信号，因此通过根据本发明的示例性实施例的测量可以获得全信号带宽。因此，该方法适用于力或者转矩的实时测量，尤其适用于力和/或转矩随着时间变化的场合。例如，可以测量点火期间汽车的轴的转矩的变化。

例如，还可以通过对传感器装置施加已知的转矩并且测量相应的检测信号来校准传感器装置。通过如此测量，可以提高结果的可靠性和再现性。

产生器线圈可以具有优化数目例如300的绕组。

为了减小检测信号可能的偏移作用，可以用两个不同的电流或者电压值执行(或者重复)进行测量。因此，可以用两个不同的恒定电流或者电压值连续执行两个测量或者测量部分。

可以根据轴的厚度和直流电流值来选择该时间间隔的持续时间。例如，对于具有15mm到18mm之间的直径的轴，可以施加100mA的电流并持续20ms。对于直径30mm的轴，施加100mA并持续100ms的时间段是合适的。

使用两个或者多个直流电流相位，可以以数学的方式去除测量偏移。

下面，参考从属权利要求说明本发明的其它示例性实施例。

接下来，说明传感器装置的示例性实施例。然而，这些实施例也能应用于传感器设备和测量物体属性的方法。

可以以如下方式使用直流电流或者直流电压：在切断直流电流或者直流电压之后，物体基本释放剩余的磁性。这具有在测量结束之后测量不再影响固定或者可移动物体的优点，也就是说，测量之后可移动物体的物理属性与测量之前可移动物体的物理属性相比是相同的。

可以对磁场产生器施加直流电流或者直流电压，以在物体的至少一部分中产生强度小于或等于30高斯的磁场(接近于物体的表面测量的)。产生该充分小的磁场可以保证磁传感器对物体的任何运动以及对物体施加的转矩或力保持高度灵敏，从而小的转矩或者力可以以表征特征的方式修正临时被磁化的物体的响应。

例如，可以对磁场产生器施加的直流电流具有小于或等于500mA的强度，优选小于或等于300mA，更优选小于或等于200mA。

直流电流或者直流电压在至少一段时间上具有恒定值。这种应用独立于时间的恒定电信号用于激活产生器线圈可以简化电路装置，并且可以允许以依赖于时间的方式测量力或者转矩。

传感器装置还可以包括确定单元，所述确定单元用于基于至少一个检测信号确定表示物体的一个或多个属性(例如施加在物体上的外部影响)的至少一个参数。该确定单元可以是微处理器或者计算机。

磁场产生器可以是磁场产生器线圈。对于该磁场产生器线圈，可以选择(例如优化)绕组的数目和/或长度和/或截面面积以获得所需的或者预先定义的规范。可以以使物体位于内部的方式配置或者设计线圈中轴。换句话说，磁场产生器线圈的绕组可以包围物体。

为此，磁场产生器可以具有用于容纳物体的容纳部。这允许传感器装置作为可以可逆地或者可拆卸地连接到待检查的物体的便携式传感器装置来操作。

所述容纳部可以是磁场产生器的中央开口。基于这种几何结构，可以获得具有大的信噪比的对称结构。

直流电流或者直流电压(用作磁场产生信号)可以具有施加第一时间段的第一值，并且可以具有施加第二时间段的第二值。通过将测量分为各自以恒定电流或者恒定电压信号为特征的两个独立的时间段，可以补偿偏移效应，从而减少来自测量的伪值(artefact)。这可以提高传感器装置的准确度。因此，通过在数学上评价(例如减去)与两个测量时间段有关的检测信号，可以从测量中去除包含在测量信号中的恒定偏移作用，该偏移作用独立于要测量的属性(例如转矩)。通过采取这种措施，可以抑制或者消除任何“独立于属性的”作用(例如起源于地球磁场或者杂散磁场)。

第一值和第二值可以具有不同的幅值。例如，第一值可以是+20mA，第二值可以是+100mA。

附加地或者可选地，第一值和第二值可以具有相反的符号。例如，第一值可以是+100mA，第二值可以是-100mA。或者，第一值可以是+50mA，而第二值可以是-10mA。

第一时间段和第二时间段中的至少一个可以在1ms到500ms之间的范围内，优选在20ms和100ms之间。因此，传感器装置允许对要检测的参数进行快速和/或取决于时间的测量。

至少一个磁场检测器可以布置在(例如附着到)磁场产生器上。通过在磁场产生器上安装磁场检测器，可以实现小型且廉价的便携式检测器单元。此外，尤其通过相应的线圈中轴定向，磁场产生器的位置可以有利于磁场检测器，这是因为检测信号在该位置处相对比较强。

还可以在磁场产生器中集成至少一个磁场检测器。通过采取这种措施，可以使传感器装置的尺寸小型化。将检测器布置在产生器附近可以允许进行准确的测量，这是因为检测信号在这里具有高的值。

传感器装置可以包括两个磁场检测器，其对称地布置在磁场产生器上(和/或相对于磁场产生器对称地布置这两个磁场检测器)。以这种配置，可以同时分析或者评价两个磁场检测器的信号，并且可以通过数学分析(例如通过计算差动信号、加权信号或者平均信号)来消除干扰效应和伪值(例如地球磁场或者杂散磁场)。

传感器装置可以包括多个磁场检测器。例如，可以使用两个、三个、四个、五个、六个或者更多磁场检测器来提高准确度。例如，多个磁场检测器可以各自检测信号，从而执行至少一部分冗余的测量。

磁场检测器中的任何一个可以包括具有基本平行于物体的延伸方向定向的线圈中轴的线圈。可选地，磁场检测器中的任何一个可以实现为具有基本垂直于物体的延伸方向地定向的线圈中轴的线圈。以线圈中轴和物体的延伸方向之间的任何其它角度定向的线圈也是可以的。作为对于移动磁化区域可以产生取决于运动的电检测信号的线圈的代替，霍尔(Hall)效应探头可以用作利用霍尔效应的磁场检测器。可选地，巨磁共振磁场传感器或者磁共振磁场传感器可以用作磁场检测器。然而，任何其它磁场检测器可以用于(定性或者定量地)检测在物体内磁场存在或者不存在和/或其强度，任何施加在移动物体上的外部影响可以修改所述物体的磁场。

传感器装置可以测量物体转动时的角位置、物体往复运动时的位置、对物体施加的转矩、对物体施加的力、对物体施加的切应变力、物体的速度、物体的加速度和物体的功率。然而，可以根据本发明的示例性实施例感测的参数不仅仅是这些例子。此外，可以同时或者连续测量上述或者其它参数中的多个。还可以进一步处理测量的参数，以例如推出其它参数。例如，估计的速度和估计的转矩的乘积可以表示对转动物体施加的功率。

要测量的物体的属性可以是施加在物体上的外部影响。这种外部影响可以是任何一种力，尤其是转动力和/或线性力。这种力可以使物体开始运动，例如产生线或者角加速度。

此外，传感器装置可以适用为便携式传感器装置。例如，可以将传感器装置运输到要测量物体的属性的位置。可以将传感器装置安装在物体所在的现场，例如可以与待检查的物体耦合或者装配。然后，执行测量。之后，可以将传感器装置从所检查的物体拆下，并且将其送到另一个位置进行另一测量。因此，物体可以实现为工程师可以运输到任何希望的位置的手持装置，从而可以得到灵活的操作性。

传感器装置可以包括多个磁场产生器。因此，可以改进测量的准确度。具体地，可沿着物体的延伸方向布置多个磁场产生器。当作为磁场产生器线圈实现磁场产生器时，可以将该多个磁场产生器线圈的线圈中轴定向为彼此平行。

可以以沿着物体的延伸方向可移动或者可移位的方式设置至少一个磁场检测器。通过采取这种措施，可以用单个或者多个磁场产生器线圈沿着物体和/或磁场产生器的延伸方向对检测信号进行采样或者扫描，以改善测量。

磁场产生器可以用于在物体的至少一部分中临时或者永久地产生磁场。换句话说，在切断磁场产生器中用于产生磁场的激励信号之后，在物体中可以剩余也可以不剩余磁性，这依赖于物体的材料和/或指定激励信号的参数。

所述物体可以是可移动物体(例如测量转矩、速度、加速度)或者静止物体(例如测量重量或者切变应力)。静止物体是可以不移动或者不可移动即空间固定的物体。

所述物体可以由磁(例如顺磁性或者铁磁性)材料制成或者可以由可磁化材料(即在存在外部磁场时具有磁性的材料)制成。

下面，说明传感器设备的示例性实施例。然而，这些实施例也可用于传感器装置和测量物体属性的方法。

所述物体可以是圆形的轴、管、盘、环和例如具有四边形截面的非圆形物体中的至少一个。然而，这些几何结构仅仅是示例性的。

所述物体可以是发动机轴、可往复的工作缸(reciprocable workcylinder)和推拉杆(push-pull-rod)中的一个。在全部这些应用中，由于可以以低成本制造高准确度和可靠性的力、位置、转矩、剪切力和/或角位置传感器，这种位置、转矩、剪切力和/或角度传感器的磁场感生磁性是有利的。特别地，可以对采矿和钻井设备设置本发明的系统，可以用于监视钻井角度、钻井方向和/或钻井力。本发明的其它示例性应用是识别并分析发动机转矩和/或发动机爆振(knocking)。此外，在洗衣机中，可以通过根据本发明的示例性实施例的传感器装置来估计衣物负荷。

从下文中描述的实施例的示例，本发明的上述方面和其它方面是明显的，参考实施例的这些示例说明本发明的上述方面和其它方面。

下文中，参考实施例的示例更详细地说明本发明，但是本发明不限于这些实施例。

附图说明

图1示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

图2示出根据本发明的示例性实施例的传感器装置。

图3至图6示意性地示出在不同的操作状态下可移动物体的磁化和去磁过程。

图7和图8各自示出用于操作根据本发明的示例性实施例的传感器装置的直流电流信号的序列的曲线图。

图9示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

图10至图12示出根据本发明的示例性实施例的传感器装置的不同的线圈定向。

图13示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

图14示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

图15示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

图16和图17示出图15的传感器设备以及用该传感器设备检测到的测量信号的空间相关性。

图18示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

图19示出用图18的传感器设备检测到的测量信号的空间相关性。

图20示出用于评价由图18的传感器设备捕获的信号的确定单元。

图21示意性地示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

图22示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

图23和图24示出图22的传感器设备以及用该传感器设备检测到的测量信号的空间相关性。

图25示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

图26示出用图25的传感器设备检测到的测量信号的空间相关性。

图27示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

图28示出用图27的传感器设备检测到的测量信号的空间相关性。

图29示出用与图27的传感器设备类似的、磁场产生器线圈之间具有减小的距离的传感器设备所检测到的测量信号的空间相关性。

图30示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

图31示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

图32示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

图33示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

图34示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备。

附图中的图示是示意性的。在不同的附图中，对类似或者相同的元件提供相同的附图标记。

具体实施方式

下面，参考图1描述根据本发明的示例性实施例的转矩传感器设备100，用于测量施加在由(可磁化)工业用钢制造的发动机轴102上的转矩。

转矩传感器设备100包括转矩传感器装置101和发动机轴102。发动机轴102被产生器线圈103包围并且位于转矩传感器装置101的第一检测器线圈104和第二检测器线圈105附近。

转矩传感器装置101适用于测量对发动机轴102施加的并且发动机轴102因此而转动的转矩。转矩传感器装置101包括在被产生器线圈103包围的发动机轴102的一部分中产生磁场的产生器线圈103。此外，两个检测器线圈104、105用于响应于产生器线圈103在转动轴102中产生的磁场而检测两个检测信号。该检测信号表示当前施加在发动机轴102上的转矩。具体地，对产生器线圈103施加直流电流(DC)以在转动轴102的中央部分产生磁场。

根据所描述的实施例，对转动轴102施加100mA的直流电流并持续20ms的时间。这种强度和时间是合适的，使得在测量试验期间产生的磁性不会在切断DC激励信号后在发动机轴102中持久剩余。这样，在试验之后，轴102不剩余磁性，也就是说，基本上被去磁。

对产生器线圈103施加的激励电流不随时间变化。与脉冲化测量相比，这允许准连续检测对发动机轴102施加的转矩，并且可以简化连接的控制电子装置107的构造。

控制电子装置107可以是集成电路(例如，其可以以硅技术制造)，或者可以是传统的布线电路(例如印刷电路板，PCB)。控制电子装置107对产生器线圈103提供控制信号，并且用作用于产生对用于磁化转动轴102的产生器线圈103施加的直流信号的电源。此外，控制电子装置107还耦合到检测器线圈104、105以接收和评价检测器线圈104、105捕获的检测信号，从而确定对转动轴102施加的转矩。可以通过控制电子装置107显示该检测结果，或者可以将其传送到例如计算机的另一个实体，用于进一步处理该结果和/或提供(图形)用户接口。

从图1还可以看出，可以设置铰链接合点106以在可移动物体102上可拆卸地安装传感器装置101。换句话说，当铰链接合点106打开时，传感器装置101可以打开，从而允许移出发动机轴102。这允许使用转矩传感器装置101作为便携式传感器装置，然后可以将其转移到另一个位置以测量转矩。

产生器线圈103的中心孔用作发动机轴102的容纳部，并且可以围绕传感器轴102。当传感器装置101围绕发动机轴102时，发动机轴102仍能够随意转动，而传感器装置102保持在不转动的固定位置。可选地，发动机轴102可以与传感器装置101牢固地接合，使得发动机轴102转动，而传感器装置101跟随发动机轴102的转动。

从图1可以看出，两个检测器线圈104、105对称地布置在产生器线圈103上。因此，可以获得小型并且准确的传感器。

下面，参考图2描述根据本发明的示例性实施例的传感器装置200。

从图2可以看出，除了图1所示的多个元件之外，还设置了第三检测器线圈201，其也连接到控制电子装置107。此外，检测器线圈104、105、201集成在产生器线圈103的外壳内。这可以允许非常紧凑的几何结构。

下面，参考图3至图6，以示意以及说明的方式进行描述，来解释根据本发明的实施例的传感器原理。

图3示出处于不转动状态和处于操作状态的轴102，其中对可磁化的轴102没有施加磁场。

如图4所示，在对仍处于不转动状态的可磁化的轴102施加了磁场之后，在轴102中产生由磁性矢量400表示的磁性。通过图1的线圈结构可以获得该长度方向的磁性400。

如图5所示，当对轴102施加转矩时，该转矩也影响轴102的磁化性质。因此，得到方向相对于磁性矢量400变化的转矩修正的磁性矢量500。换句话说，在施加在轴102上的转矩的影响下，该磁性矢量倾斜。因此，检测器线圈104、105可以测量修正后的检测信号。

如图6所示，在移除了从外部施加的磁场，也就是说切断了对产生器线圈103施加的直流电流之后，可以去除可逆地产生的磁性。

下面，参考图7解释在使用转矩传感器设备100进行试验期间所施加的信号的序列。

图7示出横坐标701为时间的图700。沿着图700的纵坐标702，绘制可以施加以激励产生器线圈103的电流的值。

从图7所示的第一信号703可以看出，对产生器线圈103施加具有+100mA的幅值的第一直流电流信号并持续20ms的时间。随后，对产生器线圈103施加具有-100mA的电流值的第二直流电流信号704并持续20ms。

通过与信号703、704有关的两个不同的测量，可以在数学上去除测量值的偏移。

以类似的方式，图8示出具有绘制有时间的横坐标801并且具有绘制有电流的纵坐标802的图800。在图8中还绘制有第一直流电流信号803和第二直流电流信号804。

第一直流电流信号803对应于施加了20ms的+100mA的电流。第二直流电流信号804对应于进一步施加了30ms的+30mA的电流值。

此外，当以组合的方式分析或者评价两个测量值803、804时，可以通过相应的运算算法去除或者减小偏移。

下面，参考图9，解释传感器设备900。

可以将传感器设备900看作图1的截面图，其中示出了由产生器线圈103的磁场产生的轴102的沿长度方向的磁性901。

下面，参考图10至图12，示出一些简化方案以说明轴102相对于相应的检测线圈104的示例性相对定向。

可以将图10所示的设备表示为检测器线圈104相对于轴102的“轴向”对齐。在这种结构中，将检测器线圈104放置在接近于产生器线圈103的位置(例如，将检测器线圈104附着在产生器线圈103处，图10中未示出)是有利的。

在如图11所示的检测器线圈104垂直于轴102的延伸方向定向的“切线(tangential)”几何结构中，相对于产生器线圈103横向间隔地放置检测线圈104(图11中未示出)是有利的。

在如图12所示的检测器线圈104垂直于轴102的延伸方向并且垂直于图11的检测器线圈104的朝向而定向的“径向”几何结构中，可以将检测器线圈104放置为接近于产生器线圈103的位置(图12中未示出)或者相对于产生器线圈103横向间隔。

下面，参考图13描述根据本发明的示例性实施例的传感器设备1300。

图13示出通过管1301(其在圆周方向可以是闭合的)的沿长度方向的截面，管1301可以由或者不由钢或者其它可磁化或者永磁(例如铁磁)材料制成。管1301例如可以容纳沿管1301的中轴延伸的齿轮轴102(未示出)。在管1301内安装磁变送器组件104、105。为了在机械上支撑设备1300，可以选择性地设置构件1302。

设备1300包括安装在管1301的内壁表面处或者紧邻管1301的内壁表面处的例如螺旋状线圈的产生器线圈103，产生器线圈103围绕管1301的中轴缠绕。紧邻产生器线圈103的每一端分别安装磁传感器装置104和105。合适的传感器装置包括磁阻霍尔效应(magnetoresistiveHall-effect)或者磁饱和芯类型。可以使用信号调节和处理电路107(例如能够对产生器线圈103施加直流电流的控制电子装置)。

传感器设备1300可以安装在例如轴102的可移动物体上。轴102可以通过激励产生器线圈103而被磁化。当轴102转动时，可以响应于转动来修正其磁性，使得还可以修正可以被检测线圈104、105测量的磁检测信号。因此，通过计算资源107，可以基于检测线圈104、105检测到的信号来检测当前对轴102施加的转矩。

下面，参考图14，描述根据本发明的示例性实施例的用于测量对发动机轴102施加的转矩的转矩传感器设备1400。

还可以将转矩传感器设备1400表示为DC电流驱动的合力(totalforce)传感器。

转矩传感器设备1400的机械力感测原理允许生产完整的感测模块，而不需要对机械功率传送轴102进行任何磁预处理。这具有以下好处：对于用户，生产、校准和运输感测模块将大大简化。在需要对机械功率传送轴102进行磁预处理的技术中，轴102是传感器系统的一部分运输可能更加昂贵。

根据本发明的示例性实施例的机械力感测技术可以检测和测量可能对机械功率传送轴102施加的大多数机械力，包括(但不限于)转矩、弯曲、轴向负载、径向负载和剪力。本说明书主要集中于转矩测量以使说明书适当简短。

所描述的测量机械力的技术使得可以以准确并且可靠的方式在宽的工作温度范围上测量非常小的磁场的绝对值。检测和测量磁场变化的传统解决方案(例如霍尔效应传感器)难以在“零”点附近或者“零”点处(磁场强度小于+/-0.00001T＝+/-0.01mT＝+/-0.1G)进行测量。至于根据本发明的示例性实施例的感测技术，当使用具有好于1mG(0.0001mT＝1*10^-7T)的信号分辨率的极化灵敏、差动模式工作的磁场感测系统时，可以获得良好的结果。在许多情况下，在使用工业用钢时，用于使这种技术的实施例工作的最大可用磁场强度可以是+/-30G(+/-0.003T＝+/-3mT)以下。

从图14可以看出，传感器设备1400的元件是例如齿轮箱输入轴的感测轴102(机械功率传送轴)、磁通量产生器线圈103和磁场传感器104。

所描述的感测技术的有利因素是当在产生器线圈103中使用的DC电流在“窗口”值内时其正确地起作用。当DC电流太高时，感测信号可能会消失。当DC电流太低时，感测信号可能会非常小，更加难以从信号偏移中分离感测信号。该信号偏移可能是由磁通量产生器线圈103所产生的DC磁场引起的。

只要每一个DC驱动的测量循环的时间段足够长以便磁通量在感测轴102中完全发展(建立)，则可以交替磁通量产生器线圈103的DC电流。对于具有20mm直径的轴，在可以翻转产生器线圈103中的DC电流之前，测量循环可以为20ms或者更大。

交替DC驱动器信号可以具有消除信号偏移和/或其它干扰影响的益处，包括抵消地球磁场。然而，存在可以获得相同的效果的其它可用解决方案。

下面，总结使用根据本发明的示例性实施例的(例如机械力)感测原理可以获得的部分益处：由于该系统能够“连续”进行测量，使用这种传感器设计可以获得高的感测信号带宽。不需要传感器宿主(host)(轴102)处理。由于有源地产生进行测量所需的磁场，因此相信不会出现传感器衰退(不希望的传感器信号的减小或者损失)。由于传感器制造商可以将磁场产生器线圈和磁场感测装置作为一个完整的单元进行装配和运输并且由顾客自己装配在物体周围，因此可以得到大大简化的传感器设计。此外，可以与具有极少剩磁的工业用钢一起使用根据本发明的实施例的传感器装置。因此，不是绝对需要物体的材料可以被磁化(意为需要在物体内部永久存储磁场)。这种特性(其通过本发明的实施例可以省去)需要特有的工业用钢，例如具有部分镍含量的工业用钢。根据本发明的实施例的技术不依赖于在物体中存储永久的磁场，因此可以大大放宽所需要的物体材料的规格。

下面，描述其它传感器设计和作用。

图15示出根据“轴向”(或者“直列(in-line)”)磁通量扫描的原理工作的传感器设备1500。

传感器设备1500包括可移动检测线圈104，其可以沿着运动方向1501移动，使得可以使用信号检测线圈104沿着轴102的整个延伸方向检测信号。

图16和图17示出图15的传感器设备1500以及使用该传感器设备检测到的测量信号的空间相关性。

图17示出具有绘制有沿着轴102的延伸方向的(可移动检测线圈104的)位置的横坐标1701的图1700。沿着图1700的纵坐标1702绘制有可移动检测线圈104可检测的信号的强度。测量曲线1703示出可检测的特征。

图17示出沿着感测轴102侧移动一个轴向定向的磁场感测线圈104时的转矩信号幅值(使用轴向磁通量扫描法)。可使用的转矩信号在磁场产生器线圈103的中央可能具有最高幅值。

下面，参考图18描述根据本发明的示例性实施例的用于测量对发动机轴102施加的转矩的转矩传感器设备1800。

从图18可以看出，为了消除或者减小信号偏移的影响和/或不希望的不均匀杂散磁场的干扰，可以并排布置两个DC驱动的传感器。具体地，可以设置附加的磁场产生器线圈1801。每一个磁场产生器线圈103、1801的的驱动电流(I1和I2)可以是相同的(假设磁场产生器线圈103和磁场产生器线圈1801的线圈规格是相同的，并且感测轴102的直径在两个磁场产生器线圈103、1801位置处是相同的)并且可以沿相反的方向流动。来自两个磁场检测器线圈104、104(将每一个分别分配到磁场产生器线圈103、1801)的差动(differential)输出信号符合高共模抑制(commonmode rejection)规格。

图19示出具有横坐标1901的图1900，沿着横坐标1901作为黑点绘制有沿着轴102的延伸方向的固定检测线圈104、105的位置。沿着图1900的纵坐标1902绘制有检测线圈104、105可检测的信号的强度。测量曲线1903示出可检测的特征。用双箭头表示具有高共模抑制的差动信号。

从示出信号调节和信号处理电子装置2000的图20可以推断，当独立地处理每一个检测器线圈104、105的信号时，可以获得正确的结果。这样可以补偿或者抑制非匹配线圈的影响。当检测器线圈104、105不匹配时，来自每一个信号调节和信号处理电子装置的输出信号的增益可能发生变化，并且还可能具有不同的偏移。这可以(在信号计算电子装置模块2003中)建立差动信号输出之前在两个信号调节和信号处理电子装置模块2001、2002中分别进行调整和校正。

图21示出具有使用常模抑制(proper mode rejection)2101的差动模式输出信号的信号调节和信号处理电子装置2100。

当所使用的检测器线圈104、105的“匹配”规格足够时，在信号调节和信号处理电子装置2100级中进一步处理结果之前“直接”从彼此中减去其信号。从成本的观点，这是有益的解决方案。

图22示出根据“径向”磁通量扫描原理工作的传感器设备2200。

传感器设备2200包括可移动检测线圈104，其可以沿着运动方向1501移动，使得可以使用单个检测线圈104沿着轴102的整个延伸方向检测信号。

图23和图24示出图22的传感器设备2200以及使用该传感器设备检测到的测量信号的空间相关性。

图24示出具有横坐标2401的图2400，沿着横坐标2401绘制有沿着轴102的延伸方向的(可移动检测线圈104的)位置。沿着图2400的纵坐标2402绘制有可移动检测线圈104可检测的信号的强度。测量曲线2403示出可检测的特征。

这样，图22至图24示出径向磁通量扫描的原理。

图24示出当取一个径向定向的检测线圈104并且沿着感测轴102侧移动其时的转矩信号幅值2403(使用径向磁通量扫描法)。可使用的转矩信号在稍微远离磁场产生器线圈103的边缘处具有最高幅值。

下面，参考图25描述根据本发明的示例性实施例的用于测量对发动机轴102施加的转矩的转矩传感器设备2500。

图26示出具有横坐标2601的图2600，沿着横坐标2601作为黑点绘制有沿着轴102的延伸方向的固定检测线圈104、105的位置。沿着图2600的纵坐标2602，绘制有检测线圈104、105可检测的信号的强度。测量曲线2603示出可检测的特征。用双箭头表示总的DC驱动的传感器信号。

当在感测轴102的顶部放置两个径向定向的检测线圈104、105，磁场产生器线圈103的每一端一个检测线圈104、105，然后彼此减去信号时，产生的输出信号符合常态共模抑制(proper common mode rejection)标准。意味着，该DC驱动的传感器设计抑制由不均匀的杂散磁场例如地球磁场引起的不希望的影响。

下面，参考图27描述根据本发明的示例性实施例的用于测量对发动机轴102施加的转矩的转矩传感器设备2700。

在该实施例中，产生器线圈2701分为沿着轴102的第一长度L₁延伸的第一部分2702和沿着轴102的第二长度L₁(然而，第二长度可以与第一长度不同)延伸的第二部分2703，其中第一部分2702与第二部分2703间隔距离L₂。

为了伸展轴向信号的均匀区间，需要并排放置两个磁场产生器线圈(或者和图27中一样，具有两个部分2702、2703的一个磁场产生器线圈2701)，其间具有间隙或者间隔(L₂)。假设两个磁场产生器线圈是相同的并且电流I1是相同的，则所需要的间隔L₂是磁场产生器线圈L₁的函数。

轴向信号的均匀区间越大，则磁场产生器线圈可以相对于磁场检测线圈轴向移动的越多，而不影响传感器信号质量。这可以简化传感器组件，这是因为传感器设计可以处理更大的公差。

图28示出具有横坐标2801的图2800，沿着横坐标2801绘制有沿着轴102的延伸方向的检测线圈104的位置(以mm为单位的轴向位置)。沿着图2800的纵坐标2802绘制有装置2700的检测线圈104可检测的信号(传感器输出)的强度。测量曲线2803示出可检测的特征。

在图28中，磁场产生器线圈部分2702、2703之间的间隔L₂太大，这是信号增益落入中间区间的原因(磁场检测线圈104的轴向位置：17mm至28mm)。

图29示出具有横坐标2901的图2900，沿着横坐标2901绘制有沿着轴102的延伸方向的检测线圈104的位置(以mm为单位的轴向位置)。沿着图2900的纵坐标2902绘制有具有修正的距离L₂的装置2700的检测线圈104可检测的信号(传感器输出)的强度。测量曲线2903示出可检测的特征。

从图29可以看出，通过减小两个磁场产生器线圈部分2702、2703之间的间隔L₂，轴向信号的均匀区间在整个区间(在该具体的示例中是10mm至32mm)上几乎是恒定的。这里示出的示例具有大约+/-4％的信号幅值波动。

下面，参考图30描述根据本发明的示例性实施例的用于在一个中轴中测量轴102的弯曲力的传感器设备3000。

为了能够检测并测量一个中轴中(例如X轴中)的弯曲力，使用了至少两个磁场传感器(MFS，magnetic field sensor)装置104、105。将这两个磁场传感器装置104、105彼此相对地放置在要测量弯曲力的平面(中轴)中(在该具体的示例中：相对于物体102的位置“0°”和“180°”处)。“弯曲”信号是测量信号之间的差：(MFS-0°-MFS-180°)*常数＝弯曲力，其中，校正因数(“常数”)有利于直接在牛顿弯曲力中转换结果。

下面，参考图31描述根据本发明的示例性实施例的用于在两个中轴X和Y中测量轴102的弯曲力的传感器设备3100。

这里，使用了四个磁场传感器(MFS)装置104、105、3101、3102。

为了检测并测量第二中轴Y中的弯曲力，设置另外两个MFS装置3101、3102，将其彼此相对地放置在Y弯曲力的平面中：MFS-90°和MFS-270°。

下面，参考图32描述根据本发明的示例性实施例的用于在两个中轴X和Y中测量轴102的弯曲力的传感器设备3200。

代替使用四个MFS装置来检测并测量X和Y轴中的弯曲力，当在三个MFS装置之间以120°的角布置该三个MFS装置MFS-0°、MFS-120°和MFS-240°时，可以仅使用三个MFS装置104、105、3101。

如下面所说明的，根据本发明的示例性实施例的技术还可以用于材料分析(质量检查)。

当在磁场产生器线圈内部转动轴(在这种情况下铁磁性质是有利的)并且监视一个磁场传感器装置的输出信号时，磁场传感器装置的处理输出信号的幅值将相对于轴硬化深度的变化而发生变化。这种解决方案可以检查硬化的轴的硬化深度是否在所期望的尺度内。

如下面所说明的，根据本发明的示例性实施例的技术还可以用于检测铁磁轴的表面裂缝。

当在激活的磁场产生器线圈内部转动轴时，一个磁场传感器装置的输出信号能够检测轴表面的裂缝。当轴表面的裂缝位于磁场传感器线圈的正下方时，处理后的输出信号的幅值发生急剧变化。使用这种方法可以检测的金属裂缝的物理尺度取决于以下规格：

□磁场传感器装置的物理尺度(线圈越小，在轴表面中可以检测到的裂缝越小)

□

□磁场传感器装置和轴之间的间隔(空气间隙越小，信号越详细并且越准确)

□

如下面所说明的，根据本发明的示例性实施例的技术还可以用于检测表面粗糙度，甚至用于对齿进行计数。

当轴直径或者轴的表面结构发生变化时，一个磁场传感器装置的输出信号显示大的幅值变化。这允许使用这种技术来进行材料质量检查(注意：在没有其它磁场传感器线圈设备或者信号计算/滤波的情况下，可能难以区分由硬化深度调制或者轴表面特性变化引起的信号变化)，以及用于测量轴的转速(速度/RPM传感器)。

图33示出根据本发明的示例性实施例的传感器设备，其与图14的传感器设备基本相同。图34示出根据本发明的示例性实施例的另一个传感器设备，其与图33的传感器设备的不同之处在于检测线圈104的线圈中轴相对于励磁线圈103的中轴的定向。在图33中，两个中轴彼此基本平行。在图34中，两个中轴彼此基本垂直。两种配置均产生运行传感器。

接下来，说明关于有源转矩感测系统(active electrical powered torquesensing system)的部分其它方面。

示例性有源转矩感测模块(ATS)基于对磁通量线如何经过处于机械应力下(例如当对驱动轴施加转矩时)的铁磁物体(驱动轴)的综合理解。ATS感测原理相对于前述磁致伸缩(magnetostriction)转矩感测技术的主要差别在于不需要将磁场源(magnetic source field)永久地存储在驱动轴中。在测量所施加的扭力时，放置在驱动轴附近的电磁源有源地产生所需要的磁场源。

因此，当比较AST转矩传感器和其它技术时，许多性能和特性是不同的：

□因为在轴材料中不再需要顽磁(magnetic retentivityty)，因此对铁磁

轴材料的要求更宽松。

□不需要对驱动轴进行磁“处理”。

□在传感器“高端(high-end)”应用中不需要将进行了磁编码的驱动

轴与电子感测模块(其可以称为二次传感器)进行“匹配”。

□由于在实际转矩测量期间“有源地(actively)”产生“寿命(life)”，

因此驱动轴的磁编码不再会被破坏。

□这种感测技术可以更准确地检测干扰杂散磁场的存在(当以AC模

式工作时)，因此可以补偿不希望的信号偏移。

□由于需要有源地产生所需要的磁场源，因此整个传感器系统的电流

消耗将较大(估计在+5V电源时在100mA附近并且小于100mA)。

□可以将AST转矩传感器模块制造为一个独立的传感器装置(仅“一

个”单元)。这简化了逻辑(logistic)，并且在产品维护和修理情况

下更容易进行管理(示例：当替换客车中的驱动轴时)。

下面，描述上述技术的传感器性能。

使用ATS感测技术工作时的主要目的是消除对驱动轴(可以将其称为一次传感器)进行磁处理的需要。

这可以大大简化传感器模块制造工艺，并且还对所需要的驱动轴(一次传感器)材料有以下影响：降低成本。可以完全生产、测试以及品牌化“完整的”转矩ATS转矩传感器模块，并且之后在需要进行实际的转矩测量时与驱动轴(一次传感器)配对。

与传统的感测技术相比，可以获得相同的转矩信号灵敏度和相同的高信号带宽。由于可以提高对干扰杂散磁场的灵敏度(与传统的感测技术相比)，总的传感器电流消耗可能始终较高。

关于传感器设计，ATS感测技术的关键设计点是针对特定的驱动轴(一次传感器)需要产生的特定的磁场强度。磁致伸缩感测原理对在测量期间需要通过轴的磁通量的量非常敏感。

在大多数应用中，在需要测量转动的驱动轴的扭力的情况下，使用放置(缠绕)在目标感测区域周围的有源磁场产生线圈(产生器场)是最容易的。这种感测原理可以容忍在驱动轴表面和磁场产生线圈之间存在缝隙(示例：空气隙)。

还可以设想，磁场产生线圈不完全缠绕在驱动轴周围，而是放置在感测区域附近的一侧或者多侧。这种可能的机械设计解决方案在驱动轴具有不均匀或者很大的轴末端时(可能不容易将通常的“圆形”线圈推过这种轴设计的端)有益处。

同样重要的是，可以检测和测量转矩感测信号的(相对于产生器场的)位置和定向。当前假设改进的“磁门(fluxgate)”感测原理提供最佳的灵敏度和特性以检测由对驱动轴施加的扭力所引起的磁场变化。

应当指出，术语“包括”不排除其它元件或者步骤，“一”或者“一个”不排除多个。此外，可以组合与不同的实施例相关联地说明的元件。还应当指出，不应当将权利要求中的附图标记解释为对权利要求的范围的限制。

附图标记列表

100 转矩传感器设备

101 转矩传感器装置

102 发动机轴

103 产生器线圈

104 第一检测器线圈

105 第二检测器线圈

106 铰链接合点

107 控制电子装置

200 传感器装置

201 第三检测器线圈

400 磁性矢量

500 转矩修正的磁性矢量

700 图

701 横坐标

702 纵坐标

703 第一直流电流信号

704 第二直流电流信号

800 图

801 横坐标

802 纵坐标

803 第一直流电流信号

804 第二直流电流信号

900 传感器设备

901 沿长度方向的磁性

1300 传感器设备

1301 管

1302 支持构件

1400 转矩传感器设备

1500 传感器设备

1501 运动方向

1700 图

1701 横坐标

1702 纵坐标

1703 测量曲线

1800 传感器设备

1801 附加的产生器线圈

1900 图

1901 横坐标

1902 纵坐标

1903 测量曲线

2000 传感器调节和传感器处理电子装置

2001 第一传感器调节和传感器处理隧道

2002 第二传感器调节和传感器处理隧道

2003 信号计算单元

2004 使用共模抑制的差动模式输出信号

2100 传感器调节和传感器处理电子装置

2101 使用共模抑制的差动模式输出信号

2200 传感器设备

2400 图

2401 横坐标

2402 纵坐标

2403 测量曲线

2500 传感器设备

2600 图

2601 横坐标

2602 纵坐标

2603 测量曲线

2700 转矩传感器设备

2701 产生器线圈

2702 第一部分

2703 第二部分

2800 图

2801 横坐标

2802 纵坐标

2803 测量曲线

2900 图

2901 横坐标

2902 纵坐标

2903 测量曲线

3000 传感器设备

3100 传感器设备

3101 MFS装置

3102 MFS装置

3200 传感器设备

Claims

1.一种用于测量物体属性的传感器装置，所述传感器装置包括：

磁场产生器，用于在物体的至少一部分中产生磁场；

至少一个磁场检测器，用于响应于在物体的至少一部分中产生的磁场检测至少一个检测信号，其中，所述至少一个检测信号表示物体的属性；

其中，可对磁场产生器施加直流电流或者直流电压以在物体的至少一部分中产生磁场。

2.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，以如下方式使用直流电流或者直流电压：在切断直流电流或者直流电压之后，物体基本释放剩磁。

3.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，可对磁场产生器施加直流电流或者直流电压，以在物体的至少一部分中产生幅值小于或等于30高斯的磁场。

4.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，可对磁场产生器施加的直流电流具有小于或等于500mA的幅值。

5.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，直流电流或者直流电压在至少一段时间上具有恒定的值。

6.根据权利要求1所述的传感器装置，包括：

确定单元，所述确定单元用于基于至少一个检测信号确定表示物体属性的至少一个参数。

7.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，磁场产生器是磁场产生器线圈。

8.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，磁场产生器具有用于容纳物体的容纳部。

9.根据权利要求8所述的传感器装置，

其中，所述接收部是设置在磁场产生器中的中央开口。

10.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，直流电流或者直流电压具有对磁场产生器施加第一时间段的第一值，并且具有对磁场产生器施加第二时间段的第二值。

11.根据权利要求10所述的传感器装置，

其中，第一值和第二值具有不同的幅值。

12.根据权利要求10所述的传感器装置，

其中，第一值和第二值具有相反的符号。

13.根据权利要求10所述的传感器装置，

其中，第一时间段和第二时间段中的至少一个在1ms到500ms之间。

14.根据权利要求10所述的传感器装置，

其中，第一时间段和第二时间段中的至少一个在20ms到100ms之间。

15.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，在磁场产生器上布置至少一个磁场检测器。

16.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，在磁场产生器中集成至少一个磁场检测器。

17.根据权利要求1所述的传感器装置，包括：

对称地布置在磁场产生器上的两个磁场检测器。

18.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，包括：

多个磁场检测器。

19.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，至少一个磁场检测器包括如下组中的至少一个：

具有基本平行于物体的延伸方向定向的线圈中轴的线圈；

具有基本垂直于物体的延伸方向定向的线圈中轴的线圈；

霍尔效应探头；

巨磁共振磁场传感器；以及

磁共振磁场传感器。

20.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，从如下的组中选择物体的属性，所述组包括：物体转动时的角位置、物体往复运动时的位置、对物体施加的转矩、对物体施加的力、对物体施加的剪切力、物体的速度、物体的加速度以及物体的功率。

21.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，物体的属性是施加在物体上的外部影响。

22.根据权利要求1所述的传感器装置，

配置为便携式传感器装置。

23.根据权利要求1所述的传感器装置，包括：

多个磁场产生器。

24.根据权利要求23所述的传感器装置，

其中，沿着物体的延伸方向布置多个磁场产生器。

25.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，至少一个磁场检测器沿着物体的延伸方向可移动地设置。

26.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，磁场产生器用于在物体的至少一部分中临时或者永久地产生磁场。

27.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，物体是可移动物体或者静止物体。

28.根据权利要求1所述的传感器装置，

其中，所述物体由磁材料制成或者由可磁化材料制成。

29.一种用于测量物体的属性的传感器设备，所述传感器设备包括：

根据权利要求1至28中的任意一项所述的传感器装置；以及物体。

30.根据权利要求29所述的传感器设备，

其中，所述物体是轴、管、盘、环和非圆形物体中的至少一个。

31.根据权利要求29所述的传感器设备，

其中，所述物体是发动机轴、可往复工作的缸和推拉杆中的至少一个。

32.一种测量物体属性的方法，所述方法包括：

通过对磁场产生器施加直流电流或者直流电压在所述物体的至少一部分中产生磁场；

响应于在所述物体的至少一部分中产生的磁场检测至少一个检测信号，其中，所述至少一个检测信号表示所述物体的属性。