CN101660891A - 用于测量旋转的可移动部件的轴向移动的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于测量沿轴线A旋转的可移动部件(1)的轴向移动的系统，包括：磁编码装置；用于检测磁场的装置，包括至少一个第一固定磁传感器(5)和第二固定磁传感器(6)。第一传感器(5)包括：第一多个对准敏感元件，敏感元件被分成至少两个第一子组件；以及电子电路，被布置成根据由第一子组件所发出的信号而发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN1和COS1。并且测量系统包括：第一空间分辨率倍增器，用于从两个正交的模拟信号SIN1和COS1产生至少一个第一数字信号，该第一数字信号的状态每个磁周期改变N1次，N1是大于或等于4的整数；计算器，用于根据第一数字信号确定通过第一传感器检测到的磁场与通过第二传感器检测到的磁场之间的相位移。

Description

用于测量旋转的可移动部件的轴向移动的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于测量旋转的可移动部件的移动的系统和用于实施该系统的方法。

更具体地，本发明涉及对可移动部件围绕轴线旋转时并沿着平行于旋转轴线的轴线平移时的轴向移动的测量。

背景技术

为适当地操作，铰接接合(pin joint)需要轴向的操作间隙。但是，该间隙一般随着导向部件和轴承的状况而变化。因此，有必要测量轴向间隙，所述轴向间隙为轴承磨损的良好指标。例如，在铁路客车轴箱中，轴承受到摩擦腐蚀，当轴承环磨损时以及随着轴承环的磨损，其导致轴向间隙可能超过1mm。

在现有技术中，使用编码器和传感器测量旋转部件的移动的磁系统是已知的。编码器一般为磁环，该磁环与旋转部件结合为一体并包括环形磁道(magnetic annular track)，在磁道上以相同距离分布的多个南、北磁极对被磁化。固定传感器径向设置在磁道的相对侧，并由对磁场敏感的元件组成。传感器发出磁信号，更具体地，磁信号的频率使得可以确定旋转部件的转速。但是，这种系统不允许测量旋转的可移动部件的轴向移动。

公知的是，将传感器与磁环相对设置，并测量磁场强度的变化以便确定旋转部件的轴向移动。但是，由于磁场强度的测量显示出明显的温度漂移，所以这种测量不可靠。因此，该系统不能应用到具有明显温度变化的严酷环境中。

为确定孔中的轴的轴向移动，也存在“轴端”解决方案，其中，位置传感器或近程式传感器与轴端相对地安装。但是，该方案除了因整体尺寸而在某些情况下行不通的事实外，轴端有时具有返回当前圆锥形小齿轮的作用，这使得该方案行不通。

另外，专利申请EP 1875422公开了一种用于检测轴向移动的系统。该系统使用与旋转部件结合成一体的多极磁环以及径向相对设置且距磁环圆周一读数距离(reading distance)的固定传感器。环的外围上，具有相对于旋转部件的旋转轴线倾斜的特别的磁跃迁(magnetic transition)。当旋转部件轴向移动时，该系统检测到该特性任一侧的磁极长度的改变。因此，可以从其中推导出旋转部件的轴向移动。但是，每次旋转只能进行一次轴向移动的测量，并且在该磁极上的速度测量是不真实的。因此，该方案不适于高分辨率速度测量。

日本专利申请JP 2006201157公开了一种可以测量旋转的可移动部件的轴向移动的系统。该测量系统包括与球轴承的内环构造成一体的环形编码器、以及固定至该轴承的外环并与传感器的环形编码磁道(annular encoding track)径向相对设置的一个或两个传感器。

在专利申请JP 2006201157的图10中示出的一个实施例中，编码器包括两个编码磁道。两个磁道具有这样的图案，其具有沿相对的三角方向的恒定角螺旋形状。两个磁道中的每一个均相对设置有一传感器，并且计算单元根据传感器发出的信号之间的相差确定轴向移动。

但是，该文件没有公开确定由传感器发出的信号之间的相位移的方法。如今，确定相位移值的精确性对于获得旋转中的可移动部件的轴向移动的可靠值是非常重要的。

另外，由于可移动部件的转速显示出极大的变化，所以精确地确定相位移值更加困难。

发明内容

本发明旨在通过提供用于测量旋转的可移动部件的轴向移动的系统和方法来克服这些问题，使得可以可靠且精确的方式测量所述部件的轴向移动。

为此目的且根据第一个方面，本发明提供了一种用于测量沿轴线A旋转的可移动部件的轴向移动的系统，包括：

-磁编码装置，包括至少一个环形磁道，在该环形磁道上以相同的距离分布的有多个南北磁极对被磁化，所述磁极呈具有轴线A的螺旋形；

-用于检测磁场的装置，至少包括第一和第二固定磁传感器，所述第一和第二固定磁传感器以彼此相距非零的轴向距离d设置，与所述编码装置的外围磁道径向相对并且与所述编码装置的外围磁道相距一读数距离，并且该固定磁传感器对编码装置所感生的磁场变化敏感。

测量系统的特征在于，第一传感器包括：

-第一多个对准敏感元件，敏感元件被分成至少两个第一子组件；以及

-电子电路，被布置成用于根据由第一子组件发出的信号而发出在正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN1和COS1；并且

其特征在于，测量系统进一步包括：

-第一空间分辨率倍增器，用于从两个正交的模拟信号SIN1和COS1产生至少一个第一数字信号，该第一数字信号的状态每个磁周期改变N1次，N1是大于或等于4的整数；以及

-计算器，用于根据所述第一数字信号来确定通过第一传感器所检测到的磁场和通过第二传感器所检测到的磁场之间的瞬时角相移。

因此，第一和第二传感器所发出的信号之间的相位移可与可移动部件的旋转速度的变化无关地测量，因为数字信号的状态改变的次数代表了传感器在所考虑的磁极对上的位置。因此，通过根据本发明的系统获得的轴向移动的测量具有减小的误差范围。

另外，由于测量系统使用两个传感器，所以获得两个重复的速度测量结果是可能的。那么，测量的重复确保了速度测量中的安全性增加，当速度测量用于ABS或防滑系统中时，这一点尤其有利。

有利地，第一空间分辨率倍增器能够从两个正交的模拟信号SIN1和COS1产生两个正交的数字信号，这两个数字信号的状态每个磁周期改变N1次。那么，两个正交的数字信号的存在使得获得轴旋转的方向是可能的。

有利地，第二传感器包括：

-第二多个对准敏感元件，敏感元件被分成至少两个第二子组件；以及

-电子电路，被布置成根据第二子组件所发出的信号而发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN2和COS2。

在一个实施例中，计算器包括至少一个第一计数器，其用于通过计算在通过信号SIN1的阈值与通过信号SIN2的阈值之间第一数字信号的状态的改变次数来确定相位移。

在另一实施例中，测量系统包括：

第二空间分辨率倍增器，用于从所述两个正交的模拟信号SIN2和COS2产生至少一个第二数字信号，该第二数字信号的状态每个磁周期改变N2次，N2是大于或等于4的整数；以及

计数器，用于确定瞬时角相移，其被布置成通过第一或第二倍增器所发出的数字信号中的一个而增量，而通过另一数字信号而减量。

因此，第二传感器发出的信号是高分辨率信号。

在一个实施例中，第二传感器仅包括一个传感器，该传感器对磁场敏感并发出信号REF，计算器包括至少一个计数器，该计数器用于通过计算在经过信号SIN1的阈值与经过信号RET的阈值之间第一数字信号的状态的改变次数来确定相位移。

有利地，该系统进一步包括用于存储相位移的极值的存储器以及用于从中推导出编码装置与检测装置之间的轴向间隙的分析器。

有利地，第一传感器和第二传感器处于共用的定制ASIC集成电路中。

因此，这种检测系统的总尺寸被限制，从而更易于对其进行集成。另外，两个传感器集成到同一个集成电路上使得大大降低测量系统的制造成本是可能的。

在一个实施例中，所述外围磁道的磁极均呈螺旋形，该螺旋形具有轴线A和螺旋角α，螺旋角α根据函数α＝f(x)而变化，其中，x表示轴线B上所考虑的点的轴向坐标。

因此，根据本发明的编码装置仅需要一个磁环，并且，监控外围磁道的传感器能够被分组。另外，由于螺旋角根据确定的函数变化，所以编码装置能够仅具有一个由两个传感器读取的磁道，以确定部件的轴向移动。因此，减小了磁环的总尺寸。因此，便于集成根据本发明的磁编码装置。

有利地，螺旋角α可根据函数a＝f(x)＝arc tan(2K x)而变化，其中，K表示非零比例常数。

因此，旋转时可移动部件的轴向移动是相位移的线性函数。因此，这种编码装置使得容易地确定轴向移动是可能的。

在另一实施例中，所述外围磁道的磁极具有恒定的螺旋角α，编码装置包括具有轴线A的第二环形磁道，该第二环形磁道与可移动部件成一体，在该第二环形磁道上，以相同的距离分布的多个南北磁极对被磁化，并且所述多个南北磁极对相对于第一外围磁道的磁极倾斜。

根据第二方面，本发明涉及一种用于测量围绕轴线A旋转的可移动部件相对于固定参考系的轴向移动的方法，至少包括以下步骤：

-利用至少一个环形磁磁道产生相对于所述可移动部件的固定磁场，在与所述可移动部件(1)有关的一参考系统中距离所述轴线A预定的径向距离的位置处，所述磁场的径向分量中的一个为所述磁道上所考虑的角位置Θ和所述磁道上所考虑的轴向位置X的函数F(Θ、X)，即：：

F(Θ，x)＝Ksin{P.[Θ+G(x)]}

其中，P是整数，K是常数，G是X的给定单调函数，

-根据代表由与所述参考系统相关且与环形磁道相对设置的第一固定传感器所检测到的磁场变化的信号，发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN1和COS1，

-从两个正交的模拟信号SIN1和COS1产生至少一个第一数字信号，该第一数字信号的状态每个磁周期改变N1次，其中，N1是大于或等于4的整数；

-发出参考信号REF，所述参考信号是通过相对于固定参考系并且与第一传感器隔开轴向距离d的第二固定传感器检测到的由磁道产生的磁场变化的函数，以及

-根据所述第一数字信号、所述参考信号REF和所述信号SIN1，确定通过第一传感器检测到的磁场变化与通过第二传感器检测到的磁场变化之间的瞬时相位移；以及

-根据所述瞬时相位移，确定磁道相对于传感器的轴向移动。

因此，根据本发明的测量方法使得获得轴向移动的准确测量结果是可能的，其不受可移动部件的旋转速度的变化影响。

有利地，本方法包括以下步骤：

-根据代表通过所述第二传感器检测到的磁场变化的信号，发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN2和COS2，

-根据SIN2和/或COS2，确定信号REF。

在一个实施例中，本方法包括以下步骤：

-根据代表通过所述第二传感器检测到的磁场变化的信号，发出正交的且具有相同幅度的发出两个模拟信号SIN2和COS2，

-从两个正交的模拟信号SIN2和COS2确定至少一个第二数字信号，该第二数字信号的状态每个磁周期改变N1次，其中，N1是大于或等于4的整数，第二数字信号构成参考信号REF，

-根据所述第二数字信号与所述第一数字信号S之间的差，确定瞬时相位移。

有利地，信号REF与信号SIN2或与信号COS2成比例。

有利地，函数G是非零常数R的线性函数，即：

$G\left(x\right)=R\frac{(x-x_0)}{x_0}.$

附图说明

在参照附图阅读以下描述时，本发明的其他目的和优点将显而易见，附图中：

图1是根据第一实施例的用于测量轴向移动的系统的示意图；

图2是组成图1的测量系统的其中一个磁环的详细示意图；

图3是根据第二实施例的用于测量轴向移动的系统的示意图；

图3’是示出了当磁极呈螺旋形时磁环的一个磁极的磁跃迁的形状的曲线图，其中，螺旋形的螺旋角α根据函数α＝f(x)＝arc tan 2K x而变化；

图4是根据图1的实施例的测量系统的示意图，其设置有根据实施例的第一可替代解决方案的检测装置；

图5是根据图1的实施例的测量系统的示意图，其设置有根据实施例的第二可替代解决方案的检测装置；

图6示出了两个正交的数字信号(信道A和信道B)，其由空间分辨率倍增器从两个正交的模拟信号SIN1和COS1产生，并且其状态每个磁周期改变N1次，并且示出了通过使用所述两个正交的数字信号的所有跃迁而获得的数字信号。

具体实施方式

在下面的描述中，轴沿其旋转轴线A的移动被称为“轴向移动”。X指的是轴线B(“编码”环的轴线)上的一个所考虑的点的轴向坐标，Y指的是在垂直于轴线B的平面上测量的环的外围磁道上的一点的曲线坐标。

另外，“极长(polar length)Lp”表示沿轴线Y测量的磁极的长度。

另外，螺旋角在本说明书的意思中表示由磁极的螺旋线的切线相对于轴线X形成的角。

此处，霍耳效应探针表示包括至少一个感应元件(通常为板形的半导体)的传感器，从而当电流I流过传感器时，并且当传感器还受到与该电流形成角度θ的电磁感应B时，沿着垂直于电流I并垂直于电磁感应B的方向产生电压V(V＝K.I.B.sinθ)，K被称为“霍耳常数”且是感应元件的材料特性和几何学特性，并且K随温度变化。

此处，“磁致电阻”表示对磁场强度敏感的变阻器，即，由半导体材料制成的电阻，当垂直于流经该电阻的电流的方向施加的单向磁场的强度改变时，其欧姆值改变。

根据本发明的系统和方法旨在测量诸如图1和3示出的轴1的可移动部件围绕轴线A旋转以及平行于轴线A的平移的移动。

用于测量移动的系统包括称为编码装置的磁脉冲发生器、用于检测磁场的装置、以及信号处理装置8，该信号处理装置可以处理由检测装置发出的信号以获得期望的信息，更具体地是获得轴1的轴向移动。

图1示出的测量系统包括也称为“编码器”的编码装置，其由具有轴线B的两个多极磁环2、7组成。环2、7相对于轴1的旋转轴线A与轴1同心地构造成一体。

磁环2、7包括设置在环2、7的圆周上并形成外围磁道的北极和南极3、4。磁极3、4以相同距离分布在环2、7的外围上，且具有恒定极长Lp。

例如，环2、7可以是这样的部件，其由掺有钡铁氧体微粒或锶铁氧体微粒的合成材料或任何其它硬铁磁材料制成，形成有多个邻接磁场形成，形成有相反的磁化方向，相对于两个邻接磁场形成有给定磁场。

第一环2的外围磁道的磁极为具有轴线B的螺旋形，其螺旋角α为常数。对于第二环7，其也称为“参考”环，其外围磁道的磁极沿着平行于旋转轴线A的方向延伸。

在有关轴的参考系统中，在距轴线A预定的径向距离处，由具有轴线B及恒定螺旋角α的螺旋形第一环2产生的磁场的径向分量中的一个为磁道上所考虑的角位置Θ和磁道上所考虑的轴向位置X的函数F(Θ、X)，即：

F(Θ，X)＝K.Ψ(P.[Θ+G(X)])

其中，P为整数，G为X的给定的严格递增函数，且ψ为周期为2π的周期函数；并且

$G\left(x\right)=R\frac{(x-x_0)}{x_0}$

磁场检测装置由相对于轴1固定的两个传感器5、6组成，其读数坐标轴(也称为a1和a2)间隔恒定长度d，并相对于轴1的旋转轴线A径向定位。每个传感器5、6都与多极环2、7中的一个的外围磁道相对设置并相距一读数距离。传感器5、6例如选自包括霍耳效应探针、磁致电阻、隧穿磁电阻或巨磁电阻的组群，并设置在距外围磁道一读数距离的位置处，以便他们可以发出表示由所考虑的气隙处的环2、7产生的磁感应的信号。

因此，当轴1旋转时，传感器5、6发出与由所考虑的气隙处的多极环2、7产生的磁强度成比例的正弦模拟信号。当然，正弦信号的时间段与磁极的极长Lp以及轴1的旋转速度成比例。

当轴1轴向移动时，磁环2、7相对于读数坐标轴a1和a2移动(参见图1底部的图示)。因此，由与第一环2相对设置的传感器5发出的信号S1因第一环2的磁极的螺旋形状而经历一次相位移，但是，由于第二环7的磁极平行于轴1的旋转轴线A而定位，所以由第二传感器6发出的信号S2的相位不改变。

因此，根据两个传感器发出的信号之间的相位移和第一环的螺旋角α，信号处理单元8可确定该部件的轴向移动。

事实上，可以直接从第一信号S1、S1′经历的相位移Δφ推导出轴向移动。当轴1处于其初始位置以及处于其轴向移动的位置时，轴向移动Δx(参见图2)与螺旋角α以及Δy成比例，Δy代表分别位于第一传感器的读数平面上的磁平移的两点的曲线坐标差。关系如下：

Δx＝Δy/tanα

现在，Δy直接与相位移Δφ成比例。因此，轴向移动Δx可如下表示：

Δx＝(Δφ*Lp)/(180*tanα)

其中，Lp：极长，Δφ以度表示，α以弧度表示。

在图3示出的另一实施例中，编码装置只包括一个具有轴线B、也称为“编码器”的多极磁环2。环2与轴1构造成一体并与轴的旋转轴线A同心。环2的外围磁道的磁极3、4为具有轴线B的螺旋形，其螺旋角α根据函数α＝f(x)变化，其中，x表示轴线B上的所考虑的点(point considered)的轴向坐标。

在其它条件中，在与轴有关的参考系统中，在距轴线A预定的径向距离处，由环2产生的磁场的径向分量中的一个为磁道上所考虑的角位置Θ和磁道上所考虑的轴向位置X的函数F(Θ、X)，即：

F(Θ，X)＝K.Ψ(P.[Θ+G(X)])

其中，P为整数，G为X的给定的严格递增函数，且ψ为周期为2π的周期函数。

像在前面的实施例中一样，磁场检测装置包括与环2的外围磁道径向相对设置的两个固定的磁传感器5、6。传感器5、6的标示为a1和a2的读数坐标轴间隔恒定长度d，并相对于于轴1的旋转轴线A径向定位。

在这种情况下，检测装置可以集成的方式应用在硅基板或例如AsGa的等同物上，以便形成用于特定用途的定制集成电路，且该电路有时称为ASIC(特定用途集成电路)，指的是部分或全部地根据所需功能设计的集成电路。因此，在图3示出的实施例中，第一传感器5和第二传感器6集成在ASIC 9上。

当轴1轴向移动时，磁环2相对于读数坐标轴a1和a2移位，并且由第一和第二传感器发出的信号之间的相位移φ被更改。事实上，由于环2的磁极3、4具有螺旋形状，其螺旋角α可以改变，由第一传感器5和第二传感器6发出的信号之间的相位移随着轴向移动的幅度而改变。

因而，信号处理单元8可根据由两个传感器发出的信号之间的相位移以及函数α＝f(x)确定该部件的轴向移动。

该方案的主要优点在于，其只需要一个多极环6。而且，两个传感器5、6可以只结合在一个集成电路7上。因此，该系统在成本和/或整体尺寸有限的应用中尤其有利。

在示出的实施例中，环的磁极3、4具有根据函数y＝Kx²(参见图3’)的螺旋形。换句话说，螺旋角可根据函数α＝f(x)＝arc tan2K x变化，其中K表示非零比例常数。

在这种情况下，函数G(产生磁场的且在上文中已描述的函数F(Θ，X)的参数)使得常数R和x₀的存在构成以下公式：

$G\left(x\right)=R{\left(\frac{x-x_0}{x_0}\right)}^2$

相位移φ为Δy的线性函数，Δy示出了分别位于第一和第二传感器的读数平面上的磁跃迁的两点的曲线坐标差。

另外，当环的磁极3、4具有根据函数y＝x²的螺旋形时，当Δy等于(X²-(X+d)²)＝-2Xd-d²～2Xd时，Δy为轴向移动X(参见图3’)的线性函数。因此，相位移φ的值为轴向移动的线性函数。因此，相位移的测量使得可知道轴1的绝对位置。

最后，在图4和5示出的本发明的另一实施例中，编码装置由具有轴线B的两个多极磁环2、7组成，其磁极3、4为具有轴线B的螺旋形，其螺旋角α和β为常数，但具有相对的三角方向。因此，当轴1轴向移动时(图4和图5)，在由传感器5、6发出的信号SIN1和REF或SIN2之间记录的相位移更大，并且轴向移动的测量的灵敏度加倍。

随后将结合图4和5的实施例描述根据本发明的传感器、信号处理单元和测量方法。但是，以下详细描述的传感器、处理单元以及测量方法也可以应用于图1至3中示出的测量系统。

在图4示出的本发明的实施例中，第一传感器5为这样一种传感器，其包括：多个对准元件，对磁场敏感、并分成至少两个子组件；以及电子电路，设置成根据由这些子组件发出的信号而发出基本理想正交的(perfect quadrature)且具有相同幅度的两个模拟信号SIN1和COS1。

这种传感器在例如由申请人提出的申请FR 1790827中描述。

另外，该系统包括空间分辨率倍增器，其从两个正交的模拟信号SIN1和COS1产生至少一第一二进制数字信号，该数字信号的状态每个磁周期改变N1次，N1是大于或等于4的整数。例如，本申请人名下的文献EP 0929795中描述了这种分辨率倍增器电路。空间分辨率倍增器可集成到信号处理单元8中或集成到传感器5中。

在优选实施例中，空间分辨率倍增器从两个模拟信号SIN1和COS1产生两个正交的数字信号，如图6中的信道A和信道B所示。于是，当使用上述两个正交的数字信号的边缘时，可以获得如图4、图5中以及图6的下部中所示的高分辨率数字信号，表现出每个所述正交数字信号的两倍的灵敏度。

如图4所示，第二传感器6发出伪正弦模拟信号REF。

为了确定相位移，信号处理单元8包括计算器，其可以根据第一数字信号来确定通过第一传感器检测到的磁场与通过第二传感器检测到的磁场之间的瞬时角相位移是可能的。为了此目的，计算器包括计数器，该计数器能够计算通过信号SIN1的阈值与通过参考信号REF的阈值之间的状态的改变次数，即，高分辨率边缘的数量。在优选实施例中，通过计算与两个正交数字信号的边缘相应的高分辨率数字信号的边缘的数量来测量相位移。

例如，假设高分辨率信号提供了在磁周期上以相同的距离分布的128个边缘，那么，两个边缘之间的距离等于360/128＝2.81磁度。于是，当信号SIN1和信号REF移动17个高分辨率边缘时，相位移则将等于17×2.81＝47.8磁度。

本方法的优点是，其非常准确，并且能够与速度变化无关地测量相位移。

在图5所示的实施例中，第二传感器也是包括多个对准元件和电子电路的传感器，所述对准元件对磁场敏感并被分成至少两个子组件，所述电子电路根据这些子组件所发出的信号而发出基本上完全正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN2和COS2。

在一个实施例中，计数器能够计算信号SIN1经过阈值与参考信号SIN2经过阈值之间的状态的改变次数。

在另一实施例中，测量系统包括第二分辨率倍增器，该第二分辨率倍增器从两个正交的模拟信号SIN2和COS2产生至少一个数字信号，该数字信号的状态每个磁周期改变N2次，N2是大于或等于4的整数，并等于N1。

另外，第二分辨率倍增器从两个正交的模拟信号SIN2和COS2产生两个正交的数字信号，以便使用这两个正交的数字信号的边缘来获得具有更高灵敏度的数字信号。

为了测量相位移并据此推导出轴向移动的幅度，信号处理单元8包括数字计数器，该数字计数器通过第一传感器所发出的高分辨率边缘而增量，而通过第二传感器所发出的高分辨率边缘而减量。

当轴相对于传感器处于初始位置时(参照图5的上部)，计数器保持接近于零，因为增量边缘(incrementing edge)和减量边缘(decrementing edge)一样多。然而，当轴移动时(参照图5的下部)，信号相位的变化导致计数器上显示的值的增加或减小。

因此，本方法使得通过测量计数器中变化的幅度而可以更准确地知道轴向移动的幅度。另外，本方法还与可移动部件的旋转速度的变化无关。

在本发明的优选实施例中，本系统设置有用于存储相位移的极值的存储器和用于据此推导出编码装置与检测装置之间的轴向间隙的分析器。

已将本发明作为实例进行了描述。应该注意，本领域的技术人员在不背离本发明的范围的前提下能够对本发明的实施例进行各种改变。

Claims (19)

1.一种用于测量沿轴线A旋转的可移动部件(1)的轴向移动的系统，包括：

-磁编码装置，包括至少一个环形磁道，并且所述环形磁道上以相同距离分布的多个南北磁极对(3、4)被磁化，且北极和南极为具有轴线A的螺旋形；

-用于检测磁场的装置，至少包括第一固定磁传感器(5)和第二固定磁传感器(6)，所述第一和第二固定磁传感器以彼此相距非零的轴向距离d设置，与所述编码装置的外围磁道径向相对并且与所述编码装置的外围磁道相距一读数距离，并对由所述编码装置感生的磁场的变化敏感；

其特征在于：

-第一传感器(5)包括：

-第一多个对准敏感元件，所述敏感元件分成至少两个第一子组件；以及

-电子电路，设置成用于根据由所述第一子组件发出的信号而发出在正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN1和COS1；并且

-所述测量系统包括：

-第一空间分辨率倍增器，用于从所述两个正交的模拟信号SIN1和COS1产生至少一第一数字信号，所述第一数字信号的状态每个磁周期改变N1次，N1是大于或等于4的整数；-计算器，用于根据所述第一数字信号来确定由所述第一传感器检测到的磁场与由所述第二传感器检测到的磁场之间

的瞬时角相位移。

2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述第一空间分辨率倍增器用来从所述两个正交的模拟信号SIN1和COS1产生两个正交的数字信号，所述数字信号的状态每个磁周期改变N1次。

3.根据权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于，所述第二传感器(4)包括：

-第二多个敏感元件，所述敏感元件被分成至少两个第二子组件；以及

-电子电路，被布置成根据所述第二子组件所发出的信号而发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN2和COS2。

4.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述计算器包括至少一个第一计数器，所述第一计数器用于通过计算在经过所述信号SIN1的阈值与经过所述信号SIN2的阈值之间所述第一数字信号的状态的改变次数来确定所述相位移。

5.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，其包括：

-第二空间分辨率倍增器，用于从所述两个正交的模拟信号SIN2和COS2产生至少一个第二数字信号，所述第二数字信号的状态每个磁周期改变N2次，N2是大于或等于4的整数；以及

-计数器，用于确定所述瞬时角相位移，所述计数器被布置成通过所述第一或第二倍增器所发出的数字信号中的一个而增量，而通过另一数字信号而减量。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二空间分辨率倍增器能够从所述两个正交的模拟信号SIN2和COS2产生

两个正交的数字信号，所述数字信号的状态每个磁周期改变N2次。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第二传感器仅包括一个传感器，所述传感器对所述磁场敏感并发出信号REF，所述计算器包括至少一个计数器，所述计数器用于通过计算在经过所述信号SIN1的阈值与经过所述信号RET的阈值之间所述第一数字信号的状态的改变次数来确定所述相位移。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括用于存储所述相位移的极值的存储器以及用于从中推导出所述编码装置与所述检测装置之间的轴向间隙的分析器。

9.根据前述权利要求中任一项所述的测量系统，其特征在于，所述第一传感器和所述第二传感器处于共用的定制ASIC集成电路中。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述外围磁道的磁极为具有轴线A的螺旋形，所述螺旋形的螺旋角α根据函数α＝f(x)而变化，其中，x表示轴线B上所考虑的点的轴向坐标。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述螺旋角可根据函数α＝f(x)＝arc tan(2K x)而变化，其中，K表示非零比例常数。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的测量系统，其特征在于，所述第一外围磁道的磁极具有恒定的螺旋角α，所述编码装置包括具有轴线A的第二环形磁道，所述第二环形磁道与所述可移动部件为一体，并且所述环形磁道上多个南北磁极对被磁化，所述多个南北磁极对以相同的距离分布且相对于所述第一外围磁道的磁极倾斜。

13.一种用于测量围绕轴线A旋转的可移动部件相对于固定参考系的轴向移动的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：

-利用至少一个环形磁磁道产生相对于所述可移动部件的固定磁场，在与所述可移动部件(1)有关的一参考系统中距离所述轴线A预定的径向距离的位置处，所述磁场的径向分量中的一个为所述磁道上所考虑的角位置Θ和所述磁道上所考虑的轴向位置X的函数F(Θ、X)，即：

F(Θ，X)＝K.ψ(P.[Θ+G(X)])

其中，P为整数，G为X的给定的严格递增函数，且ψ为周期为2π的周期函数，

-根据代表由与所述参考系统相关且与环形磁道相对设置的第一固定传感器所检测到的磁场变化的信号，发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN1和COS1，

-从两个正交的模拟信号SIN1和COS1产生至少一个第一数字信号，所述第一数字信号的状态每个磁周期改变N1次，其中，N1是大于或等于4的整数；

-发出参考信号REF，所述参考信号是通过相对于固定参考系并且与第一传感器隔开轴向距离d的第二固定传感器检测到的由磁道产生的磁场的变化的函数，以及

-根据所述第一数字信号、所述参考信号REF和所述信号SIN1，确定通过所述第一传感器检测到的磁场与通过所述第二传感器检测到的磁场变化之间的瞬时角相位移；以及

-根据所述瞬时相位移，确定所述磁道相对于所述传感器的轴向移动。

14.根据权利要求13所述的用于测量移动的方法，其特征在于，从两个正交的模拟信号SIN1和COS1产生两个正交的数字信号，所述数字信号的状态每个磁周期改变N1次。

15.根据权利要求13或14所述的用于测量移动的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-根据代表通过所述第二传感器检测到的磁场变化的信号，发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN2和COS2，

-根据SIN2和/或COS2，确定所述信号REF。

16.根据权利要求15所述的用于测量移动的方法，其特征在于，

所述信号REF与所述信号SIN2成比例，或与所述信号COS2成比例。

17.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-根据代表通过所述第二传感器检测到的磁场变化的信号，发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN2和COS2，

-从两个正交的模拟信号SIN2和COS2确定至少一个第二数字信号，所述第二数字信号的状态每个磁周期改变N2次，其中，N2是大于或等于4的整数，所述第二数字信号是所述参考信号REF，

-根据所述第二数字信号与所述第一数字信号之间的差，确定所述瞬时相位移。

18.根据权利要求17所述的用于测量移动的方法，其特征在于，从所述两个正交的模拟信号SIN2和COS2产生两个正交的数字信号，所述数字信号的状态每个磁周期改变N2次。

19.根据权利要求13至18中任一项所述的方法，其特征在于，函数G是非零常数R的线性函数，即：

$G\left(x\right)=R\frac{(x-x_0)}{x_0}.$

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