CN103547896A - 传感器、具有传感器和测量对象的系统、以及利用传感器测量温度的方法 - Google Patents

Abstract

一种以非接触方式工作的涡流传感器，用于导电性测量对象或元件的温度测量，其中，所述测量独立于传感器和测量对象/元件之间的距离，其特征在于，优选地在传感器的测量线圈的位置确定传感器的内在温度，且其中补偿了由于测量对象或元件的温度测量所引起的对传感器的内在温度的影响或者传感器中的温度梯度的影响。一种系统包括相应的传感器和导电测量对象。一种方法利用了相应的传感器来对测量对象或元件进行温度测量。

Description

传感器、具有传感器和测量对象的系统、以及利用传感器测量温度的方法

本发明涉及以非接触（contact-free）方式工作的涡流传感器，用于测量导电测量对象或元件的温度，其中，测量独立于传感器与测量对象/元件之间的距离。

此外，本发明涉及一种包括涡流传感器和导电测量对象的系统，用于在元件上进行温度测量，特别是使用了根据本发明的传感器其中涡流传感器以非接触方式工作，且导电测量对象能够被指定为任意期望的元件，其中，测量独立于传感器与测量对象或元件之间的距离。

此外，本发明涉及对测量对象或元件进行温度测量的方法，利用以非接触方式工作的涡流传感器，，特别是使用了相应的传感器其中，测量的实施独立于传感器与测量对象/元件之间的距离。

从实践中人们已熟知利用涡电流方法测量温度。通常，如果测量对象正在移动，则使用这种非接触式方法，不论是因为它是旋转对象，例如转子，又或是驱动器的轴或者电机，例如旋转制动盘，还是移动经过传感器的对象，例如，在滚压过程中的金属网片。对于难以靠近的对象也需要非接触式测量，因为通过这种方式，可以从离对象更远的距离来进行测量。此外，特别是在困难的环境条件下，非接触式测量特别实用，例如，在高温环境，或者对象暴露在冲击和/或振动的环境下。

已经知道通过涡电流进行温度测量很长时间了。但是，因为涡电流效果取决于距离，所以传感器到测量对象的距离必须保持恒定，或距离的变化必须得到补偿。

从DE2410067A中可知，人们已知线圈系统在差分电路中由一个长初级线圈和两个短次级线圈组成。提供励磁信号与输出信号之间的相位角的评价。传感器移动直到达到最大的相位角。测量与距离无关。已知的线圈系统的缺点在于在轴向上的大型结构，和实现独立于距离的复杂的调节机构。

从DE2711797A1，已知具有测量线圈的差分放大器、虚设线圈、振荡器、移相器、和同步接收电路。通过调整放大系数和接收电路的相位，可能进行距离相关的温度测量。

从EP0423084B1，已知阻抗电桥的结构具有测量线圈和补偿线圈。进行电桥电压的量和相位的测量，同样进行根据测量对象温度的校准曲线的测定以及到测量对象距离的测定。测量对象温度的测定是通过与校准曲线进行测量比较。传感器温度的补偿使用补偿线圈进行，并考虑距离，使用校准曲线。缺点是对象温度的测定是通过与校准曲线比较进行的。传感器的温度梯度没有检测到。而且，传感器温度的补偿可能只在一个工作点。

因此，本发明基于配置和进一步发展限定类型的涡流传感器的任务，该涡流传感器以非接触形式工作，使得对导电测量对象或具有相应测量对象的元件进行温度测量是可能的，这种测量最大限度地不会被外部因素影响。传感器应该具有尽可能简单的结构。还提出了具有传感器和测量对象的相应系统。同样提出了相应的方法，即这种传感器的使用。

上述任务是通过独立权利要求1，15和16的特征完成的。

因此，以非接触的方式工作的涡流传感器的特征在于，优选地在传感器的测量线圈的位置确定传感器的内在温度，其中补偿了由于在测量对象或元件处的温度测量所引起的对传感器的内在温度的影响或者在传感器处的温度梯度的影响。

关于根据本发明的系统，通过权利要求15的特征完成上述的任务，即测量传感器的内在温度，并补偿温度测量造成的影响。

根据本发明的方法通过权利要求16的特征来完成上述任务，即测量传感器的内在温度，并且补偿温度测量造成的影响。

根据本发明，下面的考虑/确认是这里的基础：

在温度测量过程中，所需的测量值是测量对象的温度。但是，因为传感器本身也承受温度影响，这可能会使测量结果不准确，所以有必要使温度测量独立于传感器温度本身。在现有技术中直到现在还没有考虑到这点，或者只在一个工作点考虑。

关于测量方法，首先说明以下基础内容：

用于非接触式测定测量对象工件的温度传感器，例如，根据涡流原理。在此连接中，线圈被供给交流电流或电压。线圈位于导电测量对象的影响区域内，导电测量对象的温度将被确定。通过电磁交变磁场的方式在测量对象中产生涡流。这些电流与交变磁场的频率无关，与线圈和测量对象之间的距离无关，与测量对象的导电率和磁导率无关。

从法拉利电磁感应定律可得：

$\mathrm{rot}\stackrel{\→}{E}\left(t\right)=-\frac{\∂}{\∂t}\stackrel{\→}{B}\left(t\right)$

随着时间的推移可以改变的磁场在导体中产生涡电流

根据欧姆定律

$\stackrel{\→}{j}\left(t\right)=\mathrm{\σ}\·\stackrel{\→}{E}\left(t\right)$

和磁感应公式

$\stackrel{\→}{B}\left(t\right)=\mathrm{\μ}\·\stackrel{\→}{H}\left(t\right)$

在导体中，其电流遵循如下关系式：

$\mathrm{rot}\stackrel{\→}{j}\left(t\right)=-\mathrm{\σ}\·\mathrm{\μ}\·\frac{\∂}{\∂t}\stackrel{\→}{H}\left(t\right)$   （等式1）

涡电流产生作用于励磁线圈上的电磁场，并影响后者的阻抗。

金属导体的具体电阻与温度有关，根据公知的公式

r(T)=r₀·(1+α·(T-T₀)+β·(T-T₀)²)  （等式2）

其中α为线性温度系数且β为平方温度系数。

对电导率简单重组之后得到：

$\mathrm{\σ}\left(T\right)=\frac{1}{r\left(T\right)}$

以下表达式是温度对电导率的影响：

${\mathrm{\σ}}_T=\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{1+\mathrm{\α}\·(T-T_0)+\mathrm{\β}\·{(T-T_0)}^2}$   （等式3）

其中：

σ_T=温度为T时的电导率

σ₀=温度为T₀时的电导率

α=线性温度系数

β=平方温度系数

如果根据温度求解等式3，得出

$T=\frac{-\mathrm{\α}+\sqrt{{\mathrm{\α}}^2-4\mathrm{\β}*(1-\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{{\mathrm{\σ}}_t})}}{2*\mathrm{\β}}+T_0$   （等式4）

温度T与电导率σ之间的关系。

通常，仅仅考虑线性温度系数就足够了，于是等式3简化为

${\mathrm{\σ}}_T=\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{1+\mathrm{\α}*(T-T_0)},$   （等式5）

从等式5推导出关于温度T的等式：

$T=\frac{1}{\mathrm{\α}}*(\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{{\mathrm{\σ}}_T}-1)+T_0$   （等式6）

对于要求比大约80℃更高的温度或要求更高的精度时，线性近似不再足够；于是必须在计算中包括平方温度，即必须使用等式4。

通过线圈的阻抗测量测定电导率σ。根据等式1，在测量对象到线圈的距离为d时，线圈的（复数）阻抗Z是非独立的，也取决于测量对象的材料参数σ和μ。因此，阻抗是变量的函数

Z=Z(σ_T,μ,d,r,T_S,ω,...)，其中

σ_T=温度为T时的电导率

d=从测量对象到线圈的距离

T_s=线圈的内在温度

μ=测量对象的磁导率

ω=交变磁场频率

r=线圈的平均半径。

因此，阻抗是材料参数（σ,μ）的函数和线圈参数（例如，平均半径r、内在温度Ts）或励磁频率（ω）的函数，以及到测量对象的距离d的函数。通过合适的数学方法，这个函数可进一步简化或使用数值方法计算，以便确定材料参数。因此，电导率的测定和测量对象温度的测定是可以通过线圈的阻抗测量而得到。

例如，使用数学模型，线圈的阻抗可以被划分成分量Z ₀和分量Z _C，其中Z ₀只依赖于线圈，不受测量对象的影响，且Z _C代表线圈和测量对象之间的耦合阻抗：

Z=Z ₀+Z _C

对于非铁磁测量对象，即μ=μ₀，得到与距离无关的电导率的测量准则：

  （等式7）

其中

耦合阻抗Z_C的实部和虚部之间的相位角，

ω=   交变磁场的频率

r=   线圈的平均半径

如果把等式7代入等式6，得到关于温度的等式：

  （等式8）

其中

$k=\frac{9}{2*{\mathrm{\μ}}_0}$

以类似的方式，等式7也可以代入等式4，导出一个与平方温度系数有关的温度T的表达式：

  （等式9）

其中

$\mathrm{\κ}=\frac{\mathrm{\α}}{2\mathrm{\β}}$

对于温度的测定，对于这个模型只有

的测量是需要的，即测量线圈阻抗的实部和虚部。

从根本上说，所有导电物体可以用来作为测量对象。在理想的情况下，在待检测的温度范围内，这些测量对象根据等式5在电导率和温度之间具有线性关系。为了在尽可能广泛的范围内获得温度与电导率之间的线性关系，这种关系在很大的温度变化时尤其必要，特别是合适的材料可用于测定对象。同样地，在一个很大的温度范围内进行测量，使得电导率随着温度进行很大的相对变化是必要的。金属，例如钛、钨或钼，表现出电导率随着温度进行很大的相对变化，可用于测量对象。但是，具有合适性能的其他金属也可能在各种场合的使用中实现最佳的结果。

使用已知的方法，可以测量线圈的阻抗。例如，测量方式可以是通过对以固定频率供给交流电的测量线圈的实部和虚部（或量和相位）的评估。从这一点，可以得出一个有关测量对象的材料参数的结论。由于已知测量对象物的导电率和温度之间的关系，所以关于测量对象温度的结论可以特别地从导电率得出。为了减少测量对象与温度有关的参数的数量，在一个优选的传感器的实施例中，测量对象的材料选择方式是，磁导率随着温度的增长是恒定的（例如，非铁磁金属、氟氯化碳、半导体材料、液体、...）。用合适的算法，这种测量在限定范围内与距离无关。这种距离独立性在测量大范围温度的情况下和测量旋转对象的情况下特别重要，因为通常，测量对象和传感器之间的距离变化是由于材料的温度膨胀或旋转物体的不平衡产生的。

如果测量对象的磁导率随着温度不是恒定的，或者为了提高精度，可以在多个频率确定材料参数。以这种方式，可以扩展测量的信息内容，因为线圈的阻抗由两个或更多频率决定。以这种方式，可以清楚确定或实际超定用于多材料参数的等式系统，例如，电导率和磁导率作为温度和距离的函数。

在另一个实施例中，可以测量线圈阻抗是因为它与一个电容器一起作为自激振荡器工作。在这个连接中，振荡器的频率和幅度可以用来评估材料参数。在LC振荡器的情况下，振荡器的基本频率可以通过变换电容改变。以这种方式，测量的信息量可以增加，这可用于抑制额外的干扰影响。

测量对象的电磁交变磁场的穿透深度依赖于频率和测量对象的电导率或磁导率。因此，对于给定的导电率和磁导率，可以通过调整频率影响涡流效应的深度。因此，在高频率时只可以在表面层确定温度，而在低频率时，可以在更大的深度以整数值确定温度。

距离的独立性可以按下面的方式实现：

因为测量线圈的阻抗也依赖于到测量对象的距离，所以有必要考虑距离的影响。不用为了距离稳定器花费巨大努力和支出，而是更简单更具成本优势地测量和补偿距离。这也可以通过阻抗测量的测量值完成，即通过：

-分别检测实部和虚部或者检测量和相位;

-在不同的频率测量实部和虚部或量和相位以增加信息量;

-自激振荡器；频率和振幅的测量；为进一步的共振频率转换振动电路电容。

或者，以已知的方式，距离也可以通过多线圈配置（可交替转换）或差动线圈配置来补偿。

内在温度独立可以通过以下方式实现：

测量对象和传感器之间的距离是相对微小的，因此，不可能充分屏蔽测量对象的热辐射。因此，测量对象对传感器的加热不仅通过热辐射发生，也可以通过对流热而发生。由于线圈参数改变，传感器的加热带来测量误差。因此，温度变化通过线圈导线电阻的相对变化的方式改变线圈阻抗，从而影响测量对象的温度测量。此外，温度的变化会基于所用材料的热长度膨胀而影响测量值。例如，从测量对象到传感器的距离，可以通过长度膨胀而改变。此外，传感器自身的长度膨胀会影响测量。特别是对于较大的传感器或特别是高分辨率的测量，由于传感器的加热的正面和较冷的背面（或相反）之间的温差而产生的温度梯度，可能使测量失真。

出于这个原因，有必要以本发明的方式来进行精确的、稳定的、可重复的温度测量，以检测传感器的内在温度，并补偿传感器对温度测量的影响。

为了补偿传感器内在温度或温度梯度，有必要测量线圈位置处的温度。为了这个目的，有以下几种可能：

直流叠加，用于判定测量线圈的直流电阻。直流电可以叠加在测量线圈的交流电上。关于线圈的欧姆电阻的结论可以由稳定器件的变化得出，其中电阻的变化可以测量线圈温度变化。

温度探头（NTC，PTC，PT100，...），用于传感器的温度测量，一个单独的温度探头可以嵌入到传感器中，从而使得能够在测量线圈的区域中直接检测到温度。

温度测量绕组（本地分布用于T-梯度补偿），温度测量绕组被设置在本地绕测量线圈分布，另外，温度测量绕组可检测出超过测量线圈的温度梯度。为了测量对象不对温度测量绕组产生任何影响，一方面，温度测量绕组对传感器的测量绕组没有影响，另一方面，温度测量绕组的双线设置是一个优选的实施例。这样设置在陶瓷基板的传感器的结构下特别有利。

环形绕组（以交流电压操作），为了消除测量对象对温度测量的影响，以环形方式绕测量线圈布置的绕组是很实用的。只有测量线圈的温度会很大程度影响线圈的参数，因为环形线圈的磁场只在线圈内部形成。因此，差分装置（例如以直流电压供电的半桥形式）构造成与测量线圈进行连接是有利的。因此，环形线圈带来传感器温度的直接补偿。

差动线圈装置，同样地，这种差动线圈装置可能带有另一个与测量线圈结构类似的补偿线圈。因此，参考对象使补偿线圈以已定义的方式受到阻尼，且补偿线圈保持不受温度影响的测量对象的影响。传感器的温度可以通过参考测量对象的固定距离的方式补偿，例如，半桥电路。

可以把传感器构造为类似于已知的涡流距离传感器，其中缠绕的线圈布置在壳体的面侧，朝向测量对象。线圈通过传感器线路与电子器件连接。电子器件以恒定频率给线圈供应交变电流。在电子器件中评估线圈阻抗，其中阻抗的实部和虚部用微控制器或信号处理器评估。然后，距离和温度可以例如从两个测量值确定。

对于高温应用，可以用陶瓷生产传感器，例如，线圈嵌入陶瓷。在多层陶瓷基板（LTCC或HTCC）中进行线圈的生产特别有利。以这种方式，线圈以不受周围环境影响的方式被嵌入。陶瓷的进一步优点是其低热膨胀系数，使相对稳定的测量值成为可能。用于温度补偿的额外线圈，也可以以非常简单和成本合算的方式包括在多层陶瓷技术中。传感器元件可以是传感器壳体的一部分，例如，它通过活性焊接与金属壳体牢固连接。但是，其他连接技术，如胶合、压制、软钎焊等也是可行的。

根据本发明的传感器可以按下列方式使用：

根据本发明的传感器可以用于例如制动器的温度测量。制动器在制动过程中达到非常高的温度，在几百到几千摄氏度的范围。因此，要测量的温度扩展到很宽的范围。因此，由于辐射和/或对流引入的温度，传感器上的应力非常大。出于这个原因，传感器由嵌入在多层陶瓷中的线圈组成，且位于金属壳体中。传感器可以直接测量制动盘的温度，例如它固定在制动钳上。由于巨大的机械应力，从制动盘到传感器的距离可能改变。距离的变化可以通过评价电子器件而检测和补偿。由于制动盘在制动过程中达到非常高的温度（达到红热），传感器很大程度地被辐射加热。要使该加热对测量结果不产生任何影响，必须补偿传感器的温度变化。为此目的，例如，将直流电流施加到线圈。由于线圈的温度变化，其直流电阻也改变。可以确定或测量这种变化，籍此补偿传感器的温度变化。

不是直接测量制动盘，而是间接测量，例如，在制动钳或制动器的另一个合适的位置上间接测量也是可以的。将一种特别合适的材料与制动器或其支架进行热接触，根据本发明方法来确定这种材料的温度。

在所有可能的制动器中可以进行这样的测量，例如在汽车、卡车、或轨道车辆或飞机上。使用温度测量可以监测制动器的状态，以避免过早磨损。另外，可以及时启动冷却措施，以防止损坏制动器。进一步有利的是以根据本发明的方式监测制动器状态时避免了停机时间。

进一步应用实例可以是：

-在辊轧机中的非接触温度测量，在轧制中监测金属片。

-监测机器和系统，特别是旋转或运动的机器部件等。

以确定工件温度T的方法为例子来描述本发明的方法，其中工件是导电。根据该方法，在工件上的紧邻区域使用线圈产生电磁交变磁场，以这样的方式，磁场在导电工件的表面上产生涡电流。涡电流作用在磁场上。利用线圈的阻抗变化测量涡电流对交变磁场的影响。

一个非常特定的方法步骤是非常重要，根据此步骤把频率设定在固定值进行测量，其中线圈的耦合阻抗

在此频率进行确定。在此基础上，可以确定工件的温度“T”，具体根据公式：

,

其中

$k=\frac{9}{2*{\mathrm{\μ}}_0}$

其中

σ=工件（1）在20℃时的电导率

α=工件电阻的温度系数，

其中

其中

X_C=耦合阻抗Z_C的虚部；

R_C=耦合阻抗Z_C的实部；

$r=\frac{1}{2}(d_1-d_2),$

其中

r=线圈（2）的平均半径

d₁=线圈（2）的外部直径

d₂=线圈（2）的内部直径

ω=交变场的电路频率

φ_C=耦合阻抗的相位角

根据本发明的方法以有利的方式进一步发展，其中温度的计算使用一个描述用于产生交变场的线圈的数学模型，和一个考虑了在之前提到的数学模型中的工件结构及其电磁性能的数学模型。

此外，有可能在上述计算工件温度中使用工件电导率σ以及线圈和工件表面之间的距离“h”。

用于产生电磁交变磁场的线圈同时也可以被用作接收线圈。

为了确定导电性工件的温度，可以使用一个特定的设备，其包括在工件表面的紧邻区域内产生电磁交变磁场的元件。磁场在工件中产生涡电流，涡电流作用于磁场。此外，设置有用于测量线圈阻抗变化的装置，其中该设备包括特殊的装置，用作确定线圈的耦合阻抗Z_K并用于基于工件温度的计算。

用于产生交变磁场的元件包括可用数学模型表述的线圈。装置的构成使得其能够在其计算中使用数学模型。

线圈可以由单层绕组构成。

优选地，装置的构成使得其能够使用用于线圈的数学模型和一个数学模型来计算温度“T”。由此，需要考虑工件的电导率“σ”和线圈与工件之间的距离“h”。

此外，该设备可包括至少一个放置在与工件距离h的线圈。而且，可以使用在特定频率“ω”测量复阻抗或线圈的实部和虚部的元件。

用于确定导电工件温度“T”的方法还可以包括以下步骤：

首先，提供涡流传感器，涡流传感器有一个具有预先选定直径的电线圈。线圈以选定的到工件的间隔距离“h”而定位。具有选定的角频率的交流电流施加到线圈上。

下面进一步的步骤是重要的：

-测量线圈（2）的复阻抗

且不影响工件（1）;

-从Z_o，确定实部Re Z_o和虚部Im Z_o;

-在到工件的基本距离h_o处测量线圈（2）的复阻抗Zs，线圈（2）的电导率“σ”从σ_min到σ_max变化;

-确定Re Z_s和Im Z_s;

-计算耦合阻抗Z_C的实部Re_C和虚部Im_C，其中

$R{e}_C=\mathrm{Re}{\stackrel{\·}{Z}}_S-R{e}_C{\stackrel{\·}{Z}}_0$   （1）

$I{m}_C=\mathrm{Im}{\stackrel{\·}{Z}}_S-I{m}_C{\stackrel{\·}{Z}}_0$   （2）

-计算耦合阻抗Z_C的其中

-计算工件（1）的温度“T”，其中

其中

$k=\frac{9}{2*{\mathrm{\μ}}_0}$

根据等式（4），很明显已知值α、σ_o、ω、r，足够用来测量工件温度，以便专门测量

其中“T”基本上独立于线圈（2）到工件（1）的距离“h”。

现在有各种可能的方式来以有利的方式配置和进一步发展本发明的教导。为此目的，一方面，参照权利要求1的各项从属权利要求，另一方面，在附图的基础上，参考本发明优选的示例性实施例的以下说明。结合本发明优选的使用附图的示例性实施例的说明，也从总体上解释了本发明的优选实施例和进一步的发展。附图示出了：

图1在方框示意图中示出了用于根据本发明的方法中的本发明传感器的基本结构和基本电路，

图2a到2d在基本的表示中示出了用于确定传感器的内在温度的各种可能方案，

图3a到3b在基本的表示中示出了根据本发明的传感器的可能应用，使用测量制动器的制动盘或制动衬片的温度的例子，及

图4在示意图中示出了根据本发明的传感器的使用的另一示例性实施例，使用了在轧制过程中，例如在辊轧机上，测量非铁磁性条带的温度的例子。

根据图1所示，测定对象1具有温度T1，而测量元件具有温度T2。测量元件2由测量线圈2.1和补偿元件2.2组成。测量元件2与评估单元4通过接入管线3连接。方块4.1用于测定传感器的内在温度。开启模块4.2产生开启传感器所需要的信号，其频率为f_sens和振幅为U_sens，其中开启模块4.2由微控制器控制。方块4.3用于确定测量线圈的实部Re_sens和虚部Im_sens，并向微控制器4.4传递信号。

微控制器4.4计算测量对象的温度，所述测量对象的温度独立于传感器的内在温度T2，使用来自方块4.1和4.3中的信号，并把信号输出到接口5。

图2a到2d显示能够确定传感器的内在温度的各种可能方案。

图2a示出了除了供给交流电给测量线圈且由此确定线圈的Re和Im外，与直流IDC叠加也是可能的。可以从在线圈上的电压降确定线圈的欧姆电阻，由直流电产生该电压降，且由此可以得出关于传感器温度的结论。

图2b示出了如在点“差动线圈装置”下描述的补偿线圈L_T2的使用。在附图中所示的阴影部分和参考目标是可选的。

图2c表示在测量线圈区域以温度相关电阻（PTC，NTC）、热元件（PT100，PT1000，或类似）或集成电路的形式嵌入温度测量元件的一个可能方案。

图2d表示线圈以双线方式卷绕的可能方案，其中图示仅仅是示意性的。在传感器的卷绕实施例中，此绕组直径可以小于或大于测量绕组，或者也可以固定在内侧和外侧。在传感器元件设于陶瓷基板中的的优选实施例中，此绕组在空间上也可以围绕测量线圈分布，以便能够检测到可能的温度梯度。

图3a和图3b示出了一个可能的示例性实施例中。示出了制动盘的温度测量或制动器的制动衬片的温度测量。只部分显示了旋转制动盘6，制动钳7与制动衬片也是只部分显示。为了测量制动盘的温度，传感器有可能安装在不同位置，在图3a中以附图标记8.1至8.3示出。

8.1表示在制动盘的正面侧的温度测量，其中在制动钳区域中的传感器的位置仅仅是一个示例。

8.2示出了在圆盘的摩擦表面上制动盘的温度测量，其中传感器元件的附件设置在制动衬片上，但也可以设置在单独的支架上。很明显，在这里距离独立性是重要的，因为传感器和制动盘之间的距离会因为制动盘的磨损而变化，也因为制动盘的影响而变化。

8.3表示了在制动盘的轴线区域中的安装，其中也会贴靠制动盘的狭窄的内表面而实施测量。在这里，传感器的保护性安装也是可以的。

图3b中所示的传感器的安装位置8.4表示制动衬片7或者其背侧的温度测量。如果衬片的材料不适合作为测定对象，那么可以选择具有良好热耦合的特别的目标固定在垫片上。为了实现最快可能的响应，测量对象的热质量可保持尽可能地低。因此，可以向衬片施加适当的涂层。在这里，由于非接触测量方法，衬片的磨损不可能损坏传感器，而在温度探头嵌入到衬片的情况下也是如此。

在图4中，作为根据本发明的传感器的使用的进一步举例，示出了在轧制过程中在辊轧机中的非铁磁性条带（例如铝）的温度测量。因为在滚轴区域的污染程度非常高，光学方法容易发生故障。同样，由于在金属板9区域中的高环境温度，光学传感器的冷却是必要的。由于坚固的结构，尤其是因为优选实施在陶瓷基板上，所用的传感器8可以检测到金属板9的温度，而不受污染环境以及高温的影响。通过距离独立的测量，在轧制过程中金属板10的振动也不会影响温度测量。

关于根据本发明的传感器和系统以及根据本发明的方法的更多有利的实施例，可以参考说明书的总体部分和所附的权利要求，在此不再赘述。

最后，应当明确地指出，上述的示例性实施例仅仅是用来解释所保护的教导，而不是将该教导限制于当前的示例性实施例。

Claims (16)

1.一种以非接触方式工作的涡流传感器，用于导电性测量对象或元件的温度测量，其特征在于，所述测量独立于传感器和测量对象/元件之间的距离，其中

优选地在测量线圈的位置能够确定传感器的内在温度，且其中补偿了由于在测量对象或元件处的温度测量所引起的对传感器的内在温度的影响或者在传感器处的温度梯度的影响。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，用直流叠加来确定测量线圈的直流电阻，其中直流电流叠加在测量线圈的交流电流上，且从稳定元件的变化得出关于测量线圈的欧姆电阻的结论，且其中电阻的变化衡量测量线圈的温度变化。

3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，包括用于在传感器中间接温度测量的温度探头，所述温度探头优选地集成到传感器中或者嵌入到传感器，从而能够检测测量线圈紧临区域的温度。

4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，包括温度测量绕组，其用于补偿超过测量线圈的温度梯度，其中，所述温度测量绕组在位置上分布在测量线圈周围。

5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，包括温度测量绕组的双线布置，特别是在陶瓷基板上的传感器结构的情况下。

6.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，包括配置在测量线圈周围的环形绕组或线圈，使用交流电压操作，其中环形线圈的磁场只在线圈内部形成。

7.根据权利要求6所述的传感器，其特征在于，包括测量线圈的差动装置，例如供给交流电的半桥，其中环形线圈允许传感器温度的直接补偿。

8.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，具有额外补偿线圈的测量线圈的差动线圈装置，构造与所述测量线圈类似，其中，补偿线圈通过参考测量对象以限定的方式受到阻尼，并保持不受被温度影响的测量对象的影响。

9.根据权利要求8所述的传感器，其特征在于，从测量线圈到参考测量对象的距离是固定的，其中，传感器的温度补偿可能在例如半桥电路中。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器自己本身具有已知的涡流测距传感器的基本结构，其中线圈安置在壳体中，在相对于测量对象的面侧，线圈通过传感器线路与传感器的电子器件连接，电子器件以恒定频率供应交流电流给线圈，在电子器件中评估线圈的阻抗，优选地使用微控制器或信号处理器来评估阻抗的实部和虚部，且其中距离和/或温度由两个测量值决定。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的传感器，其特征在于，在所述传感器中嵌入测量线圈及根据需要设置的额外线圈，用作在陶瓷基板，优选地在多层陶瓷基板中的温度补偿。

12.根据权利要求11所述的传感器，其特征在于，所述测量线圈及根据需要设置的额外线圈烧结在陶瓷中。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的传感器，其特征在于，所述烧结实施在低温共烧陶瓷（LTCC）中或在高温共烧陶瓷（HTCC）中。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的传感器，其特征在于，包括传感器元件作为壳体的一部分或壳体的器件。

15.一种系统，包括以非接触方式工作的涡流传感器和能够指定为任何期望的元件的导电测量对象，所述系统用于在所述元件上进行温度测量，特别是使用根据权利要求1-14中任一项所述的传感器进行所述测量，其中所述测量独立于传感器与测量对象或元件之间的距离，其特征在于，所述传感器的内在温度能够被测量，且其对于温度测量的结果的影响能够被补偿。

16.一种在测量对象或元件上进行温度测量的方法，其利用以非接触方式工作的涡流传感器，特别是使用根据权利要求1-14中任一项所述的传感器，其中，测量独立于传感器与测量对象或元件之间的距离而进行，其特征在于，所述传感器的内在温度被测量，且其对于温度测量的结果的影响被补偿。

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