CN102762933B - 用于自由活塞式机器的内部位置和极限传感器 - Google Patents

Abstract

一种用于感测自由活塞式斯特林机器中的往复式自由活塞的位置的传感器。该传感器具有与其汽缸共轴地安装至动力活塞的一端面并与活塞一起进行往复运动的盘状件。该盘状件包括围绕由导电材料形成的其外部周缘的边缘。线圈与汽缸共轴地缠绕，在外部与盘状件的外部周缘隔开并相对于压力容器安装在固定位置中，优选地安装在压力容器壁的外部上。

Description

用于自由活塞式机器的内部位置和极限传感器

背景技术

本发明涉及一种自由活塞式斯特林发动机（free-piston stirlingengine）、冷却器和热泵，并且更具体地涉及一种用于感测这种自由活塞式机器的往复式动力活塞的位置的位置传感器。该传感器具有的优点在于，其仅是不显著地增加了自由活塞式机器的长度。此外，其具有的优点在于，提供电输出信号的传感器的线圈部分可以安装在自由活塞式机器的压力容器头部的外部，从而其不需要任何穿过压力容器供电的导电体。

本申请要求2010年2月19日提交的临时专利申请序列号61/305986的优先权，将上述临时专利申请通过引证结合到本申请中。此外将美国专利4,667,158、4866378、以及4,912,409通过引证结合到本申请中。

自由活塞式斯特林机器是现有技术中众所周知的热机械振荡器。自由活塞式斯特林机器提供了多个优点，包括控制它们的频率、相位和振幅的能力，相对于它们的周围环境密封的能力，以及它们不需要移动部件之间的机械流体密封来防止工作气体与润滑油的混合。通常，自由活塞式斯特林机器包括在汽缸中进行往复运动并附接至弹簧以形成共振系统的动力活塞。当斯特林机器作为发动机而工作时，动力活塞还附接至一载荷，当斯特林机器作为热泵或冷却器而工作时，动力活塞还附接至用于往复地驱动活塞的往复式原动机。在自由活塞式斯特林机器中，活塞和置换器（如果有的话）未通过将它们的往复运动限制为固定冲程的机械连接件（例如连杆和曲轴）彼此连接或者连接至一载荷或原动机。而是，振荡活塞的冲程自由地改变。

自由活塞式机器典型地设计有具有标称设计冲程的活塞。然而，当机器遇到变化的工作参数（诸如变化的载荷或者变化的工作温度）时，由于其冲程不受机械连接件限制，活塞冲程偏离标称设计冲程。如果工作冲程充分地增加，则活塞可能与机器的其它机械结构（诸如置换器或者固定在活塞在其中进行往复运动的汽缸的轴向相对端的部件）碰撞。

由于冲程根据工作参数和碰撞可能性而变化，自由活塞式机器通常具有电子控制系统。通过该控制系统感测并使用的最重要的参数之一是活塞的线性位置。例如，有时期望感测当活塞通过其循环运动而进行往复运动时的活塞的瞬时线性位置或平移和/或期望感测活塞往复运动的相对端极限。

上面所引用的三个属于罗伯特·W·雷德利克的美国专利示出了具有细长的线圈和在线圈中内外进行往复运动的管（tube）的位置传感器。线圈的电感且因此阻抗作为管在线圈中的插入长度的函数而减小。尽管雷德利克传感器是有效的，但是其在斯特林机器内占据了数量级至少是活塞冲程的两倍的长度。原因是，为了沿着整个冲程感测位置，线圈和管都必须具有至少等于冲程的长度。管必须能够在从线圈中抽出的最大限度位置与插入到线圈中的最大限度位置之间进行往复运动，并且最大限度抽出与最大限度插入之间的距离必须至少等于冲程。因此，整个雷德利克传感器的长度必须至少是最大限度抽出位置处的冲程长度的两倍。除了雷德利克传感器的长度以外，斯特林机器的设计必须为了将线圈和往复式管都定位在机器中而提供。因此，雷德利克传感器为自由活塞式斯特林机器增加了体积和长度要求。此外，因为雷德利克传感器的线圈必须位于斯特林机器的密封的压力容器内，所以从线圈开始的导电体导线必须穿过压力容器壁延伸以连接至控制电路。这减小了机器的可靠性，因为必须密封这种电馈通以承受高压。密封提供了附加的故障风险。

本发明的一个目的和特征是提供一种仅是极小地增加自由活塞式斯特林机器的长度和体积的位置传感器。

本发明的另一个目的和特征是提供不需要穿过压力容器延伸的导电体导线（lead）的本发明的一个实施方式。

发明内容

本发明是一种用于感测自由活塞式斯特林机器中的往复式自由活塞的平移或位置的传感器。如本领域中众所周知的，斯特林机器具有用于容纳工作气体的外部压力容器以及可沿着往复运动的轴线以标称设计最大冲程在压力容器内的汽缸中自由地进行往复运动的至少一个动力活塞。本发明具有与汽缸共轴地安装至活塞的一端面并与活塞一起进行往复运动的盘状件（disk）。盘状件包括围绕由导电材料形成的其外部周缘的边缘，并且优选地完全地由导电材料形成。线圈与汽缸共轴地缠绕，在外部与盘状件的外部周缘隔开并且相对于压力容器安装在固定位置中，优选地安装在压力容器的外部上。盘状件在其轴向方向上比线圈短很多。优选地，线圈具有至少大致等于活塞的标称设计最大冲程的长度并且大致以标称设计最大冲程的中心为中心。具有线圈的两个优选实施方式，分布式线圈和端部集中式线圈。

附图说明

图1是具有安装在其上的本发明的一个实施方式的自由活塞式斯特林机器的一部分的轴向剖面简图。

图2是体现本发明并示出其工作原理的简化的线圈和传感器电路的框图。

图3是具有安装在其上的本发明的另一个实施方式的自由活塞式斯特林机器的轴向剖面视图。

图4是大致沿着图3的线4-4截取的图3的实施方式的剖面视图。

图5是示出对于本发明的分布式线圈实施方式的作为活塞位置的函数表观线圈阻抗的图表。

图6是示出对于本发明的端部集中式线圈实施方式的作为活塞位置的函数的表观线圈阻抗的图表。

图7是线圈以及用于检测作为活塞位置的函数的来自线圈的信号的检测电路的方块图。

图8是示出对于本发明的分布式线圈实施方式的作为时间的函数的来自图7的检测电路的输出信号的图表。

图9是示出对于本发明的端部集中式线圈实施方式的作为时间的函数的来自图7的检测电路的输出信号的图表。

图10是示出两种不同的线圈布置的图示。

在描述附图中示出的本发明的优选实施方式时，为了清楚起见，将采取特定术语。然而，并非旨在将本发明限制于如此选定的术语，并且应该理解的是，每个特定术语包括以类似方式工作以实现类似目的的所有技术上的等同物。

具体实施方式

图1概略地示出了安装至现有技术中已知的自由活塞式斯特林机器的本发明的一个实施方式。斯特林机器的现有技术部件包括沿着轴线14在汽缸12中进行往复运动的动力活塞10。如此外在现有技术中已知的，磁体或者一系列磁体16围绕轴线14以环形构造布置。磁体16附接至活塞10，以使磁体16与活塞10一起在包括电枢线圈18和低磁阻的铁磁芯20的电枢内进行往复运动。这些部件容纳在密封的并容纳斯特林机器的工作气体的外部压力容器22内。如本领域中已知的，图1的结构可以作为由斯特林发动机驱动的线性交流发电机或者作为由线性电机驱动的斯特林冷却器或热泵而工作。如此外在本领域中众所周知的，动力活塞可替代地可以连接至其它载荷或原动机。本发明是一种用于感测往复式自由活塞10沿着其往复运动的轴线14的位置的传感器。该传感器具有与汽缸12共轴地安装至活塞10的端面26并与活塞10一起进行往复运动的盘状件24。盘状件24具有围绕由导电材料（诸如铝，由于其高导电率，因此其是优选的）形成的其外部周缘的边缘28。尽管仅需使该外部边缘28是导电体，但是通常期望整个盘状件由金属制成。

传感器线圈30与汽缸12共轴地缠绕并在外部与盘状件24的外部周缘28隔开且相对于压力容器安装在固定位置中。在图1的实施方式中，线圈围绕压力容器22的外部安装，并且压力容器由非铁磁性材料（诸如不锈钢或铬镍铁合金）构成，从而其对盘状件24与线圈30之间的磁耦合不具有任何显著的作用。线圈30具有用于连接至检测器电路的导体导线32。可替代地，线圈可以围绕压力容器的内部缠绕，但是其具有的缺点在于，要求导体导线穿过压力容器22的壁延伸并相对于压力容器的壁密封。然而，其具有的优点在于，盘状件与线圈之间的磁耦合更大。此外优选的是具有定位在线圈外部的环形铁磁屏蔽件，以避免来自杂散电磁场的干扰并使盘状件与线圈之间的磁耦合最大化。

基本工作原理是，线圈的电抗且因此阻抗作为盘状件在线圈的端部内或附近的位置的函数而改变。线圈的电抗是盘状件与线圈之间的磁耦合的减函数；即，盘状件的位置处的磁通量（来自线圈电流）越大，线圈的电抗越低。线圈30的长度至少大致等于活塞10的标称设计最大冲程，并且线圈以标称设计最大冲程的中心为中心。典型的活塞冲程的实例是10mm，尽管设计冲程取决于自由活塞式斯特林机器的尺寸和目的而显著地不同。自由活塞式斯特林机器可以具有数量级在10cm至30cm的直径，同样地取决于机器的尺寸和目的。因此，线圈30具有使其是短线圈的直径与长度的纵横比。线圈直径比线圈长度大如此之多以致在线圈的整个长度上存在线圈端部效应。因此，线圈中的磁通量和线圈与盘状件之间的磁耦合沿着整个线圈的轴线而改变。基本上没有不导致线圈的阻抗的变化的盘状件平移的增加。

参照图2，将载频的数量级为50kHz至200kHz的交流电源40施加于线圈。交流电感生围绕盘状件的周缘的涡电流，致使盘状件像变压器的短路的次级线圈一样起作用。用于涡电流的磁场磁耦合至线圈30，响应于增加的磁耦合减小线圈阻抗。当盘状件在具有沿着其整个长度分布的线匝的线圈中居中时，磁耦合处于其最大值。因此线圈的阻抗作为盘状件与线圈之间的磁耦合的函数而改变，并且当盘状件在具有沿着其整个长度分布的线匝的线圈中居中时，线圈的阻抗处于其最小值。当盘状件在线圈内移动时，线圈上的电压在载频处的振幅作为盘状件位置的函数而改变，因为AC电源40是恒流源，并且线圈的阻抗作为盘状件位置的函数而改变。该振幅变化通过振幅调制解调器42检测以提供作为盘状件位置的函数的包络信号。

当盘状件与线圈之间的磁耦合增加时，由盘状件中的涡电流产生的电阻损耗导致在线圈终端看到的表观电阻（apparent resistance）增加。然而，线圈阻抗的电抗部分的减少是主要的并显著大于表观线圈阻抗的电阻部分的增加。

盘状件

优选地，盘状件24是圆形的，并且在轴向方向上具有不大于标称设计最大冲程的百分之三十且最优选地是冲程的百分之十的厚度。此外，垂直于轴线的径向尺寸，或者用于理想圆形盘状件的半径，大于盘状件在轴向方向上的厚度。更优选地，径向尺寸至少比盘状件的轴向厚度大10倍。盘状件的该纵横比和盘状件的相对小的厚度允许本发明的传感器极小地增加斯特林机器的长度。盘状件的厚度受到工程折衷。较薄的盘状件将提供较大的分辨率。然而，还期望盘状件足够的坚硬以使其不会由于活塞的往复运动的交替加速和减速而显著地弯曲。例如，我们已使用厚度约为2mm的盘状件。

无论线圈是定位在压力容器的内部还是外部，都期望盘状件径向向外地延伸，以将其外部周缘设置成尽可能地靠近线圈，以使它们之间的磁耦合最大化。对于外部线圈来说这意味着尽可能地靠近压力容器壁。尽可能地靠近意指在工程判断允许的情况下尽可能地靠近，考虑到设计的径向运动容限，没有进行物理接触的风险。

尽管盘状件可以由单个导电材料的未穿孔板构成，但是形成具有穿孔的盘状件并且特别地以轮的构造形成具有多个优点。在盘状件中设置穿孔允许工作气体更自由地在斯特林机器中移动并且由此减少泵送损耗。图3和图4示出了具有有利地形成有安装至活塞52的中心毂50和外部周缘边缘54的盘状件49的自由活塞式斯特林机器，辐条56将毂50连接至边缘54。

特别是辐条式构造的本发明的盘状件的另一个优点在于，其还可以用作缓冲器，以便如果活塞的冲程超过最大容许冲程，则在活塞的往复运动的相对终点对活塞52进行缓冲。为了对这种超冲程（overstroke）进行缓冲，至少一对环形止动件60和62在盘状件49的相对侧上在相对于压力容器64的固定位置中安装在压力容器64内。止动件60和62隔开等于最大标称设计容许冲程的距离。止动件60和62等距地固定在标称设计最大冲程的中心的轴向相对侧上并且对准成在冲程超过最大标称设计容许冲程的情形中由盘状件49的边缘54接触。止动件60和62可以可替代地是以一定间隔设置并以环形分布以用于与盘状件49的边缘54的类似接触的不连续止动件。

径向辐条像板簧一样起作用。任何实质上的超冲程都使辐条偏斜并且当活塞停止时逐渐地吸收活塞的动能。然后该辐条弹簧释放所存储的动能，在相反方向上将活塞推回。为了进一步加强该有利特征，盘状件49可以由两种不同的材料构成。边缘54可以由具有比辐条56大的导电率的导电材料形成，并且辐条可以由弹簧材料形成。对于盘状件49的这种两部分构造，边缘典型地制造成具有为盘状件49的半径的5%至15%的径向宽度。

为了使来自上面的弹簧和缓冲器作用的优点最大化，间隔件64共轴地插入到盘状件49的毂50与活塞52的端面66之间。间隔件64具有比活塞52的直径小的直径，使得辐条56可以在边缘50与间隔件64之间弯曲。盘状件48通过机器螺钉或螺母通过共轴地穿过毂50的中心孔附接至活塞52。

线圈

在本发明的传感器中使用的线圈可以以多个不同的实施方式制造。两个最重要的是分布式线圈（distributed coil）和端部集中式线圈（endconcentrated coil）。区别是线圈的绕组沿着线圈的长度的分布。

图10示出了这两个线圈实施方式。在分布式线圈实施方式30A中，线圈的线匝沿着线圈的整个长度分布，优选地均匀地分布。在集中式线圈实施方式30B中，绕组集中在线圈的端部。优选地，集中式线圈可以被视为是两个短的线圈部分，每个线圈部分优选地聚集在设计最大标称工作冲程的相对端点但是串联地连接。优选地，这两个短的线圈部分中的每个的长度大致是活塞冲程的25%，串联连接在两个线圈部分之间延伸。

尽管任一线圈实施方式中的线匝的数量都不是关键性的，但是线匝的数量越大，线圈内的作为盘状件位置的函数的阻抗的变化越大。因此，线匝的数量的选择是在足够多的线匝以获得有用信号与没有那么多的为额外的线匝提供减小的益处的线匝之间做出的工程折衷。

线圈的长度大致是最大标称工作冲程的长度。所考虑的是这些。自由活塞式斯特林机器可以设计为以单个冲程工作。标称冲程是设计的工作所遵循的冲程。线圈的优选长度至少是冲程的长度，线圈的端部从盘状件径向向外地定位在该冲程的端点位置处。然而，由于在工程和科学中具有如此多的参数，在工作时少量的偏差仅带来很小的差异，因此该装置在于优选长度和定位的任一侧上延伸的范围内仍是可行的且有用的。对于本发明来说这是真实的。尽管优选的是线圈长度等于或者超过标称设计冲程，但是没有必要精确地等于标称冲程。线圈长度可以比标称冲程多或者少，但是当线圈长度更进一步偏离冲程长度时，本发明的期望特征和特点变得逐渐减少。我们认为对于线圈长度在冲程长度的90%至110%的范围内本发明仍是可行的且有效的，并且优选的是线圈略长于设计冲程。我们认为显著地偏离该范围可能导致工作效力的恶化或者不必要地在压力容器内占据额外的空间。然而，当期望在活塞位置的较宽范围内感测活塞位置时，线圈可以进一步延伸。一些自由活塞式斯特林机器设计成以在标称设计范围内变化的可变冲程工作。然而，在该情形中，本发明的单个线圈实施方式的长度优选地可以是标称设计冲程范围内的最大冲程，并且可能偏离如上所述的值。

工作和检测电路

图5是示出作为分布式线圈实施方式（在图表上被称作单个线圈）中的盘状件位置的函数的线圈阻抗的变化的图表。该图表示出了当活塞以作为活塞运动的特征的大致正弦运动从其冲程的一个端点移动至其冲程的相对端点时的阻抗变化。如在图5中可以看到的，因为线圈中的磁通量的分布具有从一端至另一端的正弦分布，所以线圈的阻抗作为盘状件位置的函数大致正弦地变化。因为阻抗由于盘状件的存在而减小，所以当盘状件位于线圈的中心时（此时磁通量最大），出现最小阻抗。因为交替地更靠近和更远离线圈移动且其自身是靠近盘状件定位的大导电块的活塞的存在所带来的寄生效应，所以该图表是水平对称的。另外的寄生效应由于自由活塞式机器的内部结构在轴线方向上对称的事实而产生。

图6是示出当活塞以大致正弦运动从其冲程的一个端点移动至其冲程的相对端点时作为本发明的端部集中式实施方式中的盘状件位置的函数的线圈阻抗的变化的图表。图6的图表示出了当盘状件接近两个集中式线圈部分中的一个的中心时表观线圈阻抗减小，当盘状件接近两个线圈部分之间的集中式线圈的中心时表观线圈阻抗增加。在盘状件经过两个集中式线圈部分之间的线圈的中心并且更靠近第二线圈部分之后，阻抗减小，直至盘状件到达第二线圈部分的中心，并且然后当盘状件朝向线圈的端部移动时阻抗增加。

图7示出了用于检测作为活塞位置的函数的信号的优选电路。125kHz正弦波发生器驱动电源向线圈30施加125kHz的电源电流。因为该线圈由AC电源驱动，所以正弦的振幅、线圈上的125kHz AC电压将与线圈阻抗成比例。换句话说，载频为125KHz的线圈上的电压通过线圈阻抗的瞬时值进行调幅。因此，线圈上的电压可以放大、过滤并且通过AM解调器解调，以在其输出70提供与线圈阻抗成比例的信号。因为线圈阻抗是活塞位置的函数，因此输出70处的信号是活塞位置的函数。图7的放大器检测电路包括放大器并且使输出信号反相，对于本领域技术人员来说显而易见的是，如果期望的话，可以使输出信号再次反相，尽管通常不是必要的。

可以对图7的电路进行更加详细的分析。正弦波发生器72具有计数器以产生被严重地过滤以产生125kHz正弦波的125kHz方波。正弦波必须是非常稳定的并且含有很少的其它频率成分。将来自正弦波发生器72的输出施加至产生通过ILS线圈30的125kHz正弦电流的恒流源74。恒流发生器74使用由正弦波发生器产生的电压波和检测电阻以产生具有恒定电流特征的信号。来自线圈的电流宿（current sink）是地平面。

当盘状件芯体（core）穿过线圈移动时，线圈30的阻抗改变。使用四线测量。两条线向线圈提供电流并且另外两条线测量线圈上的电压。相位调节器76使正弦波的相位改变大致90度。该相位改变通过低通滤波器来形成。正弦波到方波电路（sine to square circuit）78由相位改变的正弦波形成方波以供同步解调器80使用。仪表放大器82测量ILS线圈上的电压。该电压由流经线圈的125kHz正弦电流产生并且取决于ILS线圈的阻抗。预滤器84是通向解调器的前端，其防止不期望的低频信号通过解调器。

方波发生器不产生占空比精确地为50%的信号，占空比改变其平均值。在没有高通预滤器的情况下，这将允许一些不期望的低频信号通过解调器。如果改变的方波的占空比精确地为50%，那么该预滤器可以不是必要的。解调器80是恢复来自仪表放大器的调制信号的同步解调器。125kHz正弦信号通过ILS线圈的阻抗的变化进行调制。解调器80将来自仪表放大器的信号与改变的方波相乘。然后使用低通滤波器来去除较高频成分，仅留下代表ILS线圈的阻抗的调节信号。因为方波的形状和水平不是理想的，因此将其用于控制一开关。当关闭时，开关使信号乘以0，而当打开时，开关有效地使信号乘以1。

在图8中在活塞运动的一个周期上对于分布式线圈实施方式的来自解调器80的输出信号被示出为时间的函数。其示出了当活塞从靠近分布式线圈的一个端部的其冲程的一个端点移动至靠近线圈的相对端部的其冲程的相对端点并且然后再次返回时的输出信号。如在图表中显而易见的，图8的图表具有简单地将图5颠倒的第一部分，并且第一部分之后是当活塞返回时的作为第一部分的镜像图像的第二部分。图9示出了对于端部集中式线圈的相同的情况并且具有与图6相同的关系。

在期望使来自输出70的信号线性化以获得具有随着活塞位置线性地改变的量级的信号的情形中，可以使用用于这样做的现有技术。例如，图7的检测器电路的输出可以从模拟格式转换成数字格式。在实验室试验过程中，活塞沿着形成有由小的离散的平移间隔分开的一系列停止的往复运动的轴线移动。每次停止时，将输出信号的量级存储在与测得的且相关的活塞的位置相关联的数字存储器中。这些相关联的数据对的集合提供了查阅表。在具有检测器电路的本发明的传感器的工作过程中，对检测器电路的解调器的输出进行周期性的取样，转换成数字格式并且用于加入查阅表中并且找出与检测到的来自解调器的输出的量级相对应的活塞位置。

从图5和图6中显而易见的是，尽管本发明的传感器提供了作为活塞的位置的绝对值的函数的信号，但是如上所述，其未提供关于活塞位置的极性的信息；也就是说，检测到的输出信号的量级不表示活塞位于中心活塞位置的哪一侧上。然而，如果期望的话，可以利用现有技术获得该信息。例如，电枢线圈30（图1）上的电压的极性可以被监控并且表示活塞位于中心的哪一侧上。可替代地，可以使用在附图中示出的图表的不对称性，例如通过将图表的不对称部分包含在上述查阅表中。

结合附图的该详细描述旨在主要作为对本发明的当前优选的实施方式的描述，而并非旨在表示可以构造或者利用本发明的唯一形式。该说明书阐述了结合示出的实施方式实施本发明的设计、功能、装置、以及方法。然而，应该理解的是，相同或等同的功能和特征可以通过也旨在包含在本发明的精神和范围内的不同实施方式完成，而且在不背离本发明或以下权利要求的范围的前提下，可以采用多种变型。

Claims (19)

1.一种用于感测自由活塞式斯特林机器中的往复式自由活塞的平移或位置的传感器，所述斯特林机器具有用于容纳工作气体的外部压力容器以及能沿着往复运动的轴线以标称设计最大冲程在所述压力容器内的汽缸中自由地进行往复运动的至少一个动力活塞，所述传感器包括： 

(a)盘状件，与所述汽缸共轴地安装至所述活塞的一端面并与所述活塞一起进行往复运动，所述盘状件包括围绕所述盘状件的由导电材料形成的外部周缘的边缘；以及 

(b)传感器线圈，与所述汽缸共轴地缠绕，在外部与所述盘状件的所述外部周缘隔开并相对于所述压力容器安装在固定位置中，所述传感器线圈具有用于连接至检测器电路的导体导线；其中，所述盘状件在轴向方向上具有不大于所述标称设计最大冲程的百分之三十的厚度，并具有大于所述盘状件在所述轴向方向上的厚度的垂直于所述轴线的径向尺寸。 

2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述传感器线圈具有至少大致等于所述标称设计最大冲程的长度，并大致以所述标称设计最大冲程的中心为中心。 

3.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述传感器线圈围绕所述压力容器的外部缠绕，并且所述压力容器是非铁磁性材料。 

4.根据权利要求3所述的传感器，其中，所述盘状件包括安装至所述活塞的中心毂，并包括外部周缘边缘以及将所述毂连接至所述边缘的辐条。 

5.根据权利要求4所述的传感器，其中，所述边缘是具有比所述辐条大的导电率的导电材料，并且所述辐条由弹簧材料形成。 

6.根据权利要求4所述的传感器，其中，所述往复式自由活塞具有最大标称设计容许冲程，并且所述传感器还包括至少一对止动件，所述至少一对止动件在相对于所述压力容器的固定位置中安装在所述压力容器内，等距地位于所述标称设计最大冲程的中心的轴向相对侧上而隔开等于所述最大标称设计容许冲程的距离，并对准成在冲程超过所述最大标称设计容许冲程的情形中由所述盘状件的所述边缘接触。 

7.根据权利要求6所述的传感器，其中，在所述盘状件与所述活塞的所述端面之间共轴地插入有间隔件，所述间隔件具有比所述活塞的直径小的直径，以允许所述辐条在所述边缘与所述间隔件之间弯曲。 

8.根据权利要求7所述的传感器，其中，所述盘状件具有圆形的外部周缘。 

9.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述传感器线圈缠绕成使得线匝更集中在所述传感器线圈的相对端处。 

10.根据权利要求9所述的传感器，其中，所述盘状件包括安装至所述活塞的中心毂，并包括外部周缘边缘以及将所述毂连接至所述边缘的辐条。 

11.根据权利要求10所述的传感器，其中，所述边缘是具有比所述辐条大的导电率的导电材料，并且所述辐条由弹簧材料形成。 

12.据权利要求9所述的传感器，其中，所述往复式自由活塞具有最大标称设计容许冲程，并且所述传感器还包括至少一对止动件，所述至少一对止动件在相对于所述压力容器的固定位置中安装在所 述压力容器内，等距地位于所述标称设计最大冲程的中心的轴向相对侧上而隔开等于所述最大标称设计容许冲程的距离，并对准成在冲程超过所述最大标称设计容许冲程的情形中由所述盘状件的所述边缘接触。 

13.根据权利要求12所述的传感器，其中，在所述盘状件与所述活塞的所述端面之间共轴地插入有间隔件，所述间隔件具有比所述活塞的直径小的直径，以允许所述辐条在所述边缘与所述间隔件之间弯曲。 

14.根据权利要求13所述的传感器，其中，所述盘状件具有圆形的外部周缘。 

15.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述盘状件包括安装至所述活塞的中心毂，并包括外部周缘边缘以及将所述毂连接至所述边缘的辐条。 

16.根据权利要求15所述的传感器，其中，所述边缘是具有比所述辐条大的导电率的导电材料，并且所述辐条由弹簧材料形成。 

17.根据权利要求15所述的传感器，其中，所述往复式自由活塞具有最大标称设计容许冲程，并且所述传感器还包括至少一对止动件，所述至少一对止动件在相对于所述压力容器的固定位置中安装在所述压力容器内，等距地位于所述标称设计最大冲程的中心的轴向相对侧上而隔开等于所述最大标称设计容许冲程的距离，并对准成在冲程超过所述最大标称设计容许冲程的情形中由所述盘状件的所述边缘接触。 

18.根据权利要求17所述的传感器，其中，在所述盘状件与所述活塞的所述端面之间共轴地插入有间隔件，所述间隔件具有比所述活塞的直径小的直径，以允许所述辐条在所述边缘与所述间隔件之间弯曲。 

19.根据权利要求18所述的传感器，其中，所述盘状件具有圆形的外部周缘。