CN105122007B - 用于运行传感器系统的方法、传感器系统和测量信号 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行带有至少一个传感器单元的传感器系统的方法，该传感器系统提供信号，在该方法中，信号包括初始的测量值信号，其是传感器单元的测量值或者由传感器单元的测量值产生，并且在该方法中，信号包括表征获得测量值的系数信号。

Description

用于运行传感器系统的方法、传感器系统和测量信号
技术领域
本发明涉及一种用于运行带有至少一个传感器单元的传感器系统的方法。
本发明还涉及一种传感器系统。
此外，本发明涉及一种传感器系统的测量信号。
背景技术
在由现代工业出版社(Verlag Moderne Industrie)于2004年在慕尼黑出版的作者为T.Burkhardt、A.S.Fericean、A.Forkl的“Lineare Weg-undAbstandssensoren(线性的位移和距离传感器)”一书中描述了例如感应式距离传感器、磁致伸缩式位移传感器和带有磁编码的测量体的位移传感器那样的传感器系统。
由DE 101 64 121 A1公知了用于获知磁体位置的磁致伸缩式的位移测量方法，在该位移测量方法中，磁体可以沿波导移动，在波导中，产生激励脉冲，并且将其经过波导引导至磁体，在该磁体中，当激励脉冲到达磁体时，在波导中形成扭力波，其中，响应脉冲根据扭力波来产生，并且其中，磁体的位置根据激励脉冲和响应脉冲来获知。多个位置和多个激励脉冲修正值彼此相关，并且根据所获知的磁体位置和由表格分配的激励脉冲修正值改变了下一激励脉冲的持续时间。
由DE 10 2004 025 388 A1公知了用于获知物体的位置和/或一个或多个运动参数的方法，在该方法中，物体的位置数据和/或针对第一运动参数的第一运动数据通过在时间上离散的测量来获知，并且针对物体的第二运动参数的第二运动数据通过在时间上连续的测量来获知，其中，第二运动参数与位置和/或第一运动参数是微分关系。
由DE 31 31 455 A1公知了一种磁致伸缩式位移测量器，其带有用于产生电脉冲的脉冲探测器。设置相对于声变换器固定的、与磁致伸缩元件共同作用的源，用以产生用作参考脉冲的声脉冲。
由DE 10 2006 051 032 A1公知了一种用于确定植入的内假体的锚固状态的系统，在该系统中，在内假体上设置有适用于测量振动的传感器和用于无线传输振动测量信号并且用于以感应方式传输电能的应答器单元。
由US 6 600 962 B1公知了一种磁致伸缩式传感器和一种用于控制器件的变化的控制设备。
由DE 101 13 716 C2公知了一种用于位移测量装置的通讯接口，其可以联接在位移测量装置与控制装置之间。
由US 6 867 581 B1公知了一种传感器器件，其具有用于产生作为对物理参数的测量做出响应的输出信号的传感器元件。
由DE 20 2008 014 347 U1公知了一种位移测量设备，其包括测量探头、壳体、第一电路板、第二电路板和第三电路板，这些电路板布置在壳体中并且是电路载体，其中，第二电路板和第三电路板分别横向于第一电路板地定向，第二电路板和第三电路板经由第一插接连接装置连接，并且第二电路板和第三电路板的组合经由第二插接连接装置与第一电路板连接。
由DE 10 2008 009 250 B4公知了一种距离传感器器件，在该距离传感器器件中，距离的确定基于对信号的传播时间的测量，该距离传感器器件包括发送装置、提供接收信号的接收装置、用于接收信号的放大器装置、调节装置，该调节装置与放大器装置信号有效地(signalwirksam)连接，并且借助调节信号驱控该放大器装置，以便调节被放大的接收信号的振幅。设置有调节信号-评估装置，其信号有效地联接至调节装置并且向其提供用于评估的调节信号。调节回路具有端口，可以经由该端口去耦调节信号，并且可将其向调节信号-评估装置提供。
由DE 10 2004 025 387 A1公知了一种用于检测位置探测器的位移的磁致伸缩式位移传感设备，其包括带有沿纵向方向延伸的测量探头的测量探测装置，位置探测器非接触地联接至测量探头。设置有用于获知位置探测器的加速度的整合的加速度传感器。
由DE 10 2010 039 055 A1公知了一种位移测量设备，其包括至少一个第一测量段和第二测量段，它们分别具有纵向方向的延伸部，并且至少在测量区域中彼此平行地取向。此外，设置有至少一个位置探测器，其与测量段非接触地联接，并且设置有测量段保持器，其在测量区域中延伸并且具有凹部，在该凹部中，分别布置有测量段。
由EP 1 164 358 A1公知了一种用于检测位置的感应式测量装置，其由线圈结构件和测量体构成，该测量体带有至少一个可变磁阻或电导率的分部。在多层实施方案中，线圈结构件作为带有呈近似闭合的绕组的形式的轮廓的线圈组合制成。
由EP 1 168 120 A2公知了一种用于在位置测量系统与处理单元之间串行传输数据的方法。
2002年8月版的系统说明书“PROFIBUS Technologie und Anwendung”(PROFIBUS技术和应用)描述了PROFIBUS技术的主要方面。
1982年4月的出版的文献“EBU Time-And-Control Code FOR TELEVISION TAPE-RECORDINGS”(EBU用于电视磁带记录的时间和控制代码)，Tech 3097-E，第三版，描述了用于数字代码的格式和调制方法，该数字代码在纵向路径上被接收，并且为了定时目的和控制目的使用在电视频带机上和相关的声频带机上。
在SPS杂志的HMI-Special 2011期的第113至115页中的文章“BiSS-Interfaceals adaptierter Interbus”(作为适合的联络总线的BiSS接口)中描述了开源BiSS接口。
1996年由TimeLine Vista，Inc.出版的文献“SMPTE Made Simple”中描述了SMPTE时间代码。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于运行带有至少一个传感器单元的传感器系统的方法，该传感器单元提供具有针对操作者来说的高利用率的信号。
根据本发明，在所提到的方法中，该任务以如下方式解决，即，信号包括初始的测量值信号，其是传感器单元的测量值并且由传感器单元的测量值产生，并且信号包括表征获得测量值的系数信号。
初始的测量值信号表征经由至少一个传感器单元测量的物理参数。系数信号表征的是，确定这些测量参数有多“困难”，例如在测量时存在多少“裕量”或“可靠性”。
通过系数信号得到关于测量值的可靠性的品质上和数量上的信息。必要时，例如也可以经由反馈回路使传感器系统相匹配，以便得到更高的品质。
初始的测量值信号尤其是电信号，其是一个或多个物理参数的测量值，或者由它们产生。
包含在系数信号中的系数尤其表征出在获得测量值时存在哪种裕量和/或可靠性和/或品质，或者这种确定有多困难。例如，测量值可以在不同的信噪比的情况下获得。经由系数可以表征信噪比。当例如信噪比非常小时，获得测量值相应地“更困难”。
例如也可行的是，当传感器系统上的或者传感器系统的环境中发生改变主要特性的改变时，通过确定和尤其是定期确定系数提前识别出这种改变，并且于是可以导入相应的措施。
例如，在系数“很差”的情况下也可以出现如下指示，例如，传感器系统必须重新调校。
初始的测量值信号和系数信号在此可以在不同的信道上传输。
替选地也可行的是，测量值信号和系数信号彼此相继地传输，并且尤其是在一个信道上传输。例如，在此，系数信号可以调制到初始的测量值信号上，或者其可以串行地添加。
尤其是在输出的信号中组合初始的测量值信号和系数信号，从而存在相对于“纯粹的”(没有系数的)测量值的传输方法的向下兼容性，从而例如在上级的控制件中可以调整：是否利用系数信号。
在此可行的是，系数信号持续传输，并且尤其是以和初始的测量值信号相同的数据传输率传输。由此，例如可以实现定期监控。
也可行的是，系数信号与测量值信号相比以更小的数据传输率传输，并且尤其是在某种情况下，例如在传感器系统开始运转、停止运转或维护请求的情况下传输。由此，可以实现相应的检验。
在实施例中，系数信号和初始的测量值信号以模拟方式传输，并且尤其将系数信号调制到初始的测量值信号上。
也可行的是，初始的测量值信号和系数信号以数字方式串行传输。由此，例如可以以简单的方式实现向下兼容性。系数信号尤其是时间上顺序地添加到初始的测量值信号上。
在实施例中，初始的测量值信号作为带有多个数据位的数字数据传输，其中，各个数据位尤其是以各自的时钟脉冲请求和输出。由此可以以简单的方式添加作为数字数据的系数信号。
尤其设置的是，被请求且输出的数据位的数量通过控制件的时钟脉冲限定。由此，可以以简单的方式实现向下兼容性，即，控制件例如可以通过时钟脉冲的数量确定：其是否要得到或者要评估包含在系数信号中的附加信息。于是可以生成带有系数信号的信号链，并且可以经由控制件选择是否评估系数信号。
系数信号作为带有数据位的数字数据添加到从属的初始的测量值信号的数据上，尤其是在时间上添加到从属的初始的测量值信号的数据之后。由此得到整个信号，其包括作为组成部分的初始测量值信号的数据和系数信号的数据。例如经由相应的定时，上级的控制件也可以决定：是否评估或忽略系数信号。
带有n个数据位的初始的测量信号连同被添加的带有m个数据位的系数信号的配属的时钟周期的数量在此是n+m。上级的控制件可以通过n个时钟周期的相应的定时决定：是否仅使用初始的测量值信号，或者以n+m个周期选择：是否也利用系数信号。此外，通过上级的控制件中的相应的定时可以轻松地分离初始的测量值信号和系数信号。
在此可以设置的是，除了原本的测量值信息和系数信息以外，测量值信号的数据和/或系数信号的数据还包含一个或多个附加位，并且尤其是包括一个或多个错误位和/或警告位和/或检验位或开始位。
在测量值信号数据中可以设置CRC位，并且CRC位也添加到系数信号数据中。CRC位形成检验值，以便可以在传输或存储时识别出错误。当相应的CRC位添加到由原始数据、用于该原始数据的CRC和系数信号数据组成的数据中时，得到向下兼容性。由此，整个信号以CRC位结束。该“最终”CRC与用于原始数据的CRC根据相同的算法确定。
用于带有n个数据位的测量值信号连同带有m个数据位的被添加的系数信号以及带有q个数据位的CRC数据的时钟周期的数量尤其是n+m+2q。因为CRC数据两次包含在整个信号中，所以相应地需要2q个时钟周期。
带有测量值信号和系数信号的信号链的CRC数据尤其存储在添加给系数信号的CRC数据上。由此，得到很高的可靠性和兼容性，这是因为像在没有系数数据的情况下进行传输时那样，CRC位添加到整个信号的结尾处上。
例如，初始的测量值信号和系数信号根据SSI接口(SSI协议)或BiSS-C接口(BiSS-C协议)传输。系数信号的传输可以以相应的方式整合到协议中。
也可能的是，初始的测量值信号作为模拟或数字增量传输。例如，这种增量传输设置在带有磁编码的测量体的位移测量系统中。由此，通过相应的(附加)增量可以传输系数信号。
例如，系数信号作为增量以一定的时间间隔传输，该时间间隔小于初始的测量值信号的增量之间的时间间隔。通过形成系数信号的增量的布置和/或频次可以传输相应的系数信号。当没有有针对性地评估系数信号时，对于上级的(评估的)控制件来说，系数信号最多意味着噪声增加。
尤其是以如下方式传输系数信号，即，上级的控制件可以决定：其是否评估系数信号。由此，得到向下兼容性。例如可以通过时钟周期的数量决定：是否评估系数信号。
特别有利的是，形成带有初始的测量值信号和系数信号的信号链，从而可选择：是否读出系数。由此，得到向下兼容性。例如，可以在以数字方式串行传输的情况下决定：是否要读出系数，其方法是：发送多个时钟脉冲。
当例如在BiSS-C传输的情况下，在第一CRC之后不再发送其他时钟脉冲时，系统就表现得如同标准BiSS-C接口那样。由此，该系统可以以简单的方式实现向下兼容性；当发送其他时钟脉冲时，得到系数和关于整个数据组的CRC。例如，在增量式接口中附加地推入脉冲，标准控制件仅将其解释为噪声。可以评估和解释附加的脉冲，并且可以从中获得系数。例如在模拟的数据传输中，系数与有效信号叠加。标准控制件可能忽略系数信号。匹配的控制件可以注意到被叠加的系数信号，并且对其进行相应的评估和解释。
特别有利的是，在没有附加的监控传感器的情况下在传感器系统上确定系数信号，并且至少一个传感器单元的一个或多个传感器尤其用于确定系数。由此，可以以简单的方式实现确定系数。
在传感器系统的实施例中，测量模拟信号的某两个过零点之间的持续时间作为初始的测量值信号。以有利的方式，过零点之间的最大的信号高度直接或间接地产生系数。例如在磁致伸缩式位移测量系统中，设置有这种确定方式。当例如最大的信号高度非常低时，信噪比很差并且持续时间的确定是“困难的”，即，尤其不存在很高的测量准确度。
也可以设置的是，从至少一个传感器单元的多个信号中检测测量值。例如通过相应的信号的关联也可以获知系数。
例如检查在模拟的第一传感器信号的某个过零点数字的第二传感器信号是否处于高电平，并且在该情况下，产生测量信号，尤其作为数字信号的下降沿。这样获得初始的测量值信号例如结合带有磁编码的测量体的传感器系统使用。
例如，系数信号由处于高电平的第二传感器信号的长度和该第二传感器信号相对于过零点的位置产生。在一定程度上检查数字的第二传感器信号与模拟的第一传感器信号之间的相位。
例如，在磁致伸缩式的位移测量系统中，位置值从电压信号中推导出，并且电压信号的振幅形成系数信号，其中，振幅尤其通过调整自动增益控制电路获知。于是从该调整中例如可以直接生成系数信号。
例如，在磁编码的位移测量系统中，系数信号由磁传感器信号的振幅或者振幅比和/或相位或者相位比获知。
特别有利的是，在带有多个传感器单元的传感器系统中使用具有最大的系数的传感器单元的测量值。例如，可以在冗余的传感器系统中获知哪个测量值具有最大的“可靠性”，并且于是可以使用该测量值。
根据本发明，提供如下传感器系统，其包括至少一个传感器单元和系数获知单元，该传感器单元提供用于初始的测量值信号的测量值，该系数获知单元产生表征获得测量值的系数信号。
根据本发明的传感器系统具有已经结合根据本发明的方法阐述的优点。
根据本发明的方法尤其是可以在根据本发明的传感器系统上执行。
根据本发明的传感器系统的其他有利的设计方案同样已经结合根据本发明的方法阐述。
尤其设置有信号产生单元，其将系数信号与初始的测量值信号结合起来。由此可以传输配属于初始的测量值信号的系数信号。
系数获知单元尤其在没有附加的监控传感器的情况下产生系数信号。
根据本发明，还提供有测量信号，其包括初始的测量值信号和表征获得测量值的系数信号。
例如，系数信号在时间上添加给初始的测量值信号，其中，初始的测量值信号尤其串行地传输，并且形成串行的整个信号。例如，在模拟信号中的调制也是可行的。
根据本发明的测量信号具有例如已经结合根据本发明的方法和根据本发明的传感器系统来阐述的优点。
初始的测量值信号尤其是数字的串行信号，并且系数信号作为数字数据(串行地)添加到作为数字数据的初始的测量值信号上。
附图说明
结合附图，下面对优选的实施方式的描述用于详细阐述本发明。其中：
图1示意性地示出提供系数信号的传感器系统，其带有上级的控制件的控制器件；
图2示出带有测量值信号和被添加的系数信号的串行信号的实施例；
图3示出带有被添加的系数信号的CRC安全信号的实施例；
图4(a)和图4(b)示出带有系数信号的增量式的测量值信号()的示例；
图4(c)示出信号探测器在沿正方向以恒定的速度运动时的原则上的阶梯曲线；
图5(a)和图5(b)示出针对在不同的条件U最大的情况下的测量参数的示例(图5(a)和图5(b))；
图6(a)和图6(b)示出测量参数和不同的“临界信号”(图6(d)、图6(e)、图6(f))，从这些测量参数中推导出测量值信号(图6(c))，这些临界信号被考虑以用于确定系数。
具体实施方式
在图1中示意性地示出的并且在那里用10标记的传感器系统的实施例包括传感器器件12。该传感器器件12在输出端14上提供传感器信号。传感器器件12具有传感器单元16。该传感器单元16尤其布置在壳体18中。壳体18优选是封闭的。
包括一个或多个传感元件的传感器单元16测量物理参数。这些物理参数代表自身的测量值。当测量值并不已是电参数时，这些测量值在转换单元20中转换为电参数。
传感器器件12还包括系数获知单元22。系数获知单元22获知从属于一个或多个测量值的系数，该系数表征出获得测量值本身的可靠性和/或品质。系数尤其表征出在获得测量值时的裕量和可靠性。
系数获知单元22尤其以如下方式构造，即，不需要附加的用于获知系数的监控传感器。
系数获知单元22例如自身检测传感器单元16的测量信号，和/或检测由转换单元20提供的数据。
进行测量值信号和系数信号的关联。
传感器器件12例如包括放大器24，其放大测量值信号，并且在此提供初始的测量值信号，其是可用的信号。在实施例中，放大了初始的测量值信号和系数信号的组合。
原则上，也可以分开地放大系数信号和初始的测量值信号。
传感器器件12具有接口26。接口26紧随输出端14。在输出端14上，单信道或多信道地提供初始的测量值信号和从属的系数信号。
在实施例中，传感器系统10包括上级的控制器件28。控制器件检测传感器器件12的信号，该信号由初始的测量值信号和系数信号组成，并且在输出端14上提供。控制器件28为此具有匹配的接口30。评估单元32后置于该接口30。评估单元32尤其分离初始的测量值信号和系数信号。为此，例如设置第一端口34和第二端口36。在第一端口34上经由相应的接口来提供或利用初始的测量值信号，并且在第二端口36上经由相应的接口提供系数信号。
替选地也可行的是，测量值与系数之间的分离不是在独立的控制器件中进行，而是在控制件内部进行。
在此原则上可行的是，存在控制器件28与传感器器件12之间的反馈。反馈在图1中通过附图标记为38的线路示出。经由接在第二端口36上的线路38，系数信号尤其在接口26上回引给传感器器件12。在传感器器件12中，可以根据系数信号执行相应的匹配，其方法是，例如相应地调整传感器单元16和/或转换单元20和/或放大器24。例如，可以由此实现一种类型的调节回路，以便得到高品质的测量结果。这种反馈的目标例如可以是在获得测量值时实现很高的系数。
也可行的是，系数信号在传感器器件12中直接(无外部的解耦)用于匹配。
在实施例(图2)中，传感器器件12提供如下信号，在该信号中，系数信号40添加到初始的测量值信号上。以单信道的方式进行数字的串行传输。
初始的测量值信号42是数字数据，其由多个数据位构成。数据位在此包括MSB(最高有效位)至LSB(最低有效位)之间的测量值数据位44。此外设置有附加位，例如一个或多个错误位46和一个或多个警告位48。初始的测量值信号42的数据在时间t1与t2之间传输，并且包括可能的附加位、例如错误位46和警告位48在内具有n个数据位。
在此，利用各自的时钟脉冲50和例如这种时钟脉冲的上升沿输出每个数据位。也就是说，在初始的测量值信号42的数据的n个数据位中设置n个时钟周期。
系数信号40是带有在数据位MSB(最高有效位)与LSB(最低有效位)之间的m个数据位52的数据。系数信号40的这些数据位52在此在时间t2至t3之间传输。系数信号40的数据直接紧随初始的测量信号42的数据。
在相应的时钟脉冲50中输出系数信号40的数据位52。为了传输系数信号40设置有m个附加的时钟脉冲；由初始的测量值信号42和被添加的系数信号40组成的整个信号包括n+m个数据位。为此需要n+m个时钟周期50。
整个信号在时间t1与t3之间传输。持续时间的间歇tm紧随时间t3。
在示出的示例中，尤其根据SSI协议进行传输。
带有初始的测量值信号42和被添加的系数信号40的信号的数据传输是“向下兼容的”。上级的控制器件28可以决定：是否评估系数信号40；当在接收时仅评估开始之后的n个时钟脉冲50，那么就仅评估初始的测量值信号42而不评估被添加的系数信号。当在接收时使用n+m个时钟脉冲，那么就也可以评估系数信号40。
在第二实施例(图3)中，信号同样以数字方式串行传输，其中，信号传输根据BiSS-C协议进行。初始的测量值从时间t2开始作为数字数据54传输。在自身的测量值数据位MSB到LSB之后，该数字数据54在结尾处包括错误位56和警告位58。该数字数据54在此包括n个数据位。在开始位60和CDS 62(Control Data Slave，从控制数据)之后，在时间点t2上进行传输。
q位的CRC数据64紧随着是初始的测量值信号或包含初始的测量值信号的数据54。CRC(循环冗余校验)包含用于数据的检验值；这些数据是初始测量值信号的数据。
CRC 64在时间点t3与t4之间传输。在时间点t4上可以结束传输；于是这是“正常”的BISS-C传输。从时间点t4开始，当传输其他时钟脉冲时，给带有CRC 64的数据54添加用于系数信号的数据66。该数据包括m个位，并且在时间t4与t5之间传输。给数据66再次直接添加CRC 68，其在时间t5与t6之间传输。CRC 68在此相应于CRC 64，但是覆盖所有在时间点t2与t5之间的比特位。在该时间段内包含有数据位、错误位、警告位、原始的CRC(覆盖t2至t3)和系数位。由此，整个信号以CRC 68结束。
如同例如在没有添加系数信号的情况下那样，例如带有控制器件28的上级的控制件可以在整个信号的结尾处读出整个信号的CRC。由此，得到向下兼容性。
当不考虑开始位60和CDS 62时，整个信号以n+m+2q个时钟周期传输。
在另一实施例(图4)中，信号数字增量式地传输。这借助如下示例阐述，在该示例中，信号探测器沿正方向以恒定的速度运动。传感器单元提供信号A(图4(a))和B(图4(b))。“主信号”在此是脉冲70或72。位置探测器的位置信号作为正或负增量传输。当例如信号70的边沿位于信号72的边沿之前时视为正增量。在相反的情况下视为负增量。得到原则上的阶梯曲线(在沿正方向以恒定的速度运动时)，如同图4(c)中所示那样。
系数信号74现在同样作为增量来叠加，其中，系数信号的增量74的(时间上的)长度小于主信号70或72的时间上的长度。
于是，边沿74的序列得出整个系数信号。
在图4中，在时间点t1与t3之间，分别给信号70(A信号)和72(B信号)叠加相应的短的增量。在A信号和B信号上的评估意味着短的负增量和随后短的正增量。在主信号70、72上的叠加在此通过负增量进行。在时间点t3与t4之间(在其中，信号70为低电平)两次叠加负增量和正增量。
通过作为增量来评估的正的和负的“短的”边沿74的频次和/或顺序，可以给系数编码，即，可以产生系数信号。
在位置测量中，这意味着在增量式的主信号70、72上没有发生改变。短的增量作为短暂的位置改变加入到主信号中。例如，利用该短暂的位置改变的频次或振幅可以给系数编码。针对没有评估系数的标准控制来说，短暂的位置改变例如表现为位置噪声。
存在用于系数传输的其他可能性。
初始的测量值信号和其从属的系数信号例如也可以以模拟方式经由(至少)两个信道传输。
也可以设置的是，初始的测量值信号和从属的系数信号以模拟方式在一个信道上传输。例如，系数信号例如经由振幅调制而调制到初始的测量值信号上。
例如也可以进行初始的测量值信号和系数信号的增量式的模拟传输。例如，在实施例中，位置信号以四个正弦和余弦电压作为差动信号来传输。
U+sin(s)＝Usi最大*sin(ws)+Usi0 (1)
U-sin(s)＝-Usi最大*sin(ws)+Usi0 (2)
U+cos(s)＝Uco最大*cos(ws)+Uco0 (3)
U-cos(s)＝-Uco最大*cos(ws)+Uco0 (4)
在此，s是待测量的位移，而w通过如下公式确定：
L例如在极区敏感式的(polsensitiv)传感器系统中是极区长度或极对长度。
Usi最大和Uco最大是电压振幅。有利的是，这些电压振幅尽可能大。此外，信号包含直流电压分量Usi0和Uco0。
原则上，针对所提到的参数来说存在标准控制可接受的公差。通过充分利用公差可以在传输期间给系数编码。例如可以经由直流分量Usi0和Uco0传输例如在x＝0与x＝1之间的系数x：
Usi0(x)＝Usi0_100+(1-x)*hub (6)
Uco0(x)＝Uco_100-(1-x)*hub (7)
hub在此是上级的控制件(例如控制器件28)所容忍的最大偏置差的一半。
例如，若直流分量的差越大，那么信号检测就越困难。当在提到的该示例中，系数为最大x＝1时，针对两个信号对来说的直流分量就是一样的。
在变型方案中例如也可行的是，直流分量Usi0和Uco0的差利用与系数成比例的某一频率来调制。
两个直流分量也可以以相同的频率，但不同的相位来改变。当例如直流分量以相同相位改变时，获知具有最大的系数的初始的测量值信号。针对180°相位差来说例如得到最小的系数。
该方法同样与标准-正弦-余弦接口向下兼容。
原则上可行的是，系数信号持续地与初始的测量信号一起传输。系数信号的数据传输率于是相应于初始的测量值信号的数据传输率。
在一种实施方式中设置的是，初始的测量值信号与系数信号相比以更高的数据传输率传输。例如，系数信号仅在某种情况下传输，例如在传感器系统开始运转、传感器系统停止运转、传感器系统的维护请求等的情况下传输。
包含在系数信号中的系数尤其表征裕量或可靠性，并且因此也表征包含在测量值信号中的测量值的品质。由此，它们表征出确定测量值有多“困难”。
当存在多个传感器单元16时，例如可以利用这种信息，以便为了评估或使用仅采用具有最高的系数的传感器单元的初始的测量信号。由此，例如可以在带有多个传感器器件或带有(传感器器件中的)多个传感器单元的冗余系统中使用“最好的”测量。
配属于初始的测量值信号的系数是针对测量“品质”来说的度量。原则上，可以经由系数监控：关于测量值的初始的测量值信号是“可使用的”。例如当系数小于阈值时，可以输出警告信号，其示出的是：小于测量值的可靠性边界。
在不同的传感器系统中，系数信号可以以不同的方式获得。获得的类型依赖于测量值的获得。
在实施例(图5)中，获得了由具有过零点的模拟信号76组成的测量值信号，其方法是，获知某两个过零点78a与78b之间的间隔T(例如时间上的间隔)。有效信号(模拟信号76)在两个过零点78a、78b之间具有某个最大的信号高度U最大。该最大值是针对测量的“可靠性”来说的度量，并且可以用作系数。U最大越小，例如信噪比就越差，并且T的测量(例如时间测量)就越困难。U最大越大，时间测量T就越可靠。例如当U最大变小并且消失在噪声中时，就不再能够进行时间测量。
U最大可以直接用作系数，并且可以由此通过系数获知单元22生成相应的系数信号。
在另一实施例(图6)中，测量值识别包括多个传感器信号U1(s)和U2(s)(图6(a)和图6(b))。有效信号U1(s)是模拟信号，而有效信号U2(s)是数字信号。
当有效信号U1(s)具有上升的过零点80并且同时有效信号U2(s)处于高电平82时，于是例如进行测量值的识别或获得。产生合成的初始的测量值信号um(s)(图6(c))，其具有下降沿84。
原则上，在这里初始的测量值信号um(s)的品质通过处于高电平82的信号86的轨迹s1和s2限定。期望的是，s1和s2尽可能大，并且具有尽可能类似的值。然而它们不允许大到如下程度，即，它们与U1(s)的另外的上升沿重合。
在图6(d)、图6(e)、图6(f)中示出U2(s)的不同的情况的设计。这些信号在此不相应于图6(a)和图6(b)中示出的情况。根据图6(d)的信号U2a(s)以及根据图6(e)的信号U2b(s)示出如下情况，在该情况中，合成了刚好仍有效的信号Um(s)。在根据图6(f)的信号U2c(s)中，该信号出现得“太晚”，并且Um(s)不再被正确输出。
信号U2(s)以及U2a(s)、U2b(s)和U2c(s)是如何获知系数的示例。这些信号自身并不传输系数。系数可以根据所使用的接口以串行、数字增量式、模拟增量式等的方式传输。
传感器系统的具体的实施例是磁致伸缩式位移测量系统。为此例如参见由现代工业出版社(Verlag Moderne Industrie)于2004年在慕尼黑出版的作者为T.Burkhardt,A.S.Fericean,A.Forkl的“Lineare Weg-und Abstandssensoren(线性的位移和距离传感器)”。在磁致伸缩式位移测量系统中，测量扭力波的基于相反的磁致伸缩的效应产生的传播时间。位置探测器在此是磁体。针对磁体位置来说的位置值在此由电压信号推导出。通过不同的影响参数，例如温度、位置探测器与波导的间距、位置探测器相对于波导的侧向错位、位置等改变电压信号的振幅。这些影响参数的修正例如通过自动增益控制(AGC)电路实现；尤其运用自适应的调节。系数例如可以由电压信号的振幅形成。决定性的值还可以例如通过自动增益控制电路的放大调整来获知。尤其从电压信号获得初始的测量值，如同上面借助图5描述的那样，并且U最大同样经由自动增益控制电路的调整来获知。
在磁编码的传感器系统(带有磁编码的测量体的位移传感器)中，为了接收位移信息，带有磁场传感器的传感器头在磁编码的测量体上以非接触地间隔开的方式延伸。在传感器头中存在(至少)两个磁场传感器，它们要么测量磁场向量沿它们的灵敏度的方向的分量，要么测量磁向量场相对于运动方向的角度。磁周期的计数说明了所经过的位移。
通常，磁场传感器彼此以磁场周期的四分之一或四分之三的间距布置在传感器头中。由此得到90°(或270°)的相位差。通常，相应的磁场传感器被称为正弦传感器和余弦传感器。为此也参见上面引用的书。
在带有磁编码的测量体的增量式的位移测量系统中，相应地得到最多两个输出信号，它们是位置(位移增量)和参考信号。针对两个信号来说可以确定系数，并且由此可以传输两个值的组合。
位置信号例如通过正弦传感器和余弦传感器的传感器信号的内插法推导出。振幅由于不同的影响参数，例如与磁编码的测量体的距离、侧向错位、温度等而减小。由振幅或相位可以确定系数。
在参考脉冲(参考信号)中，其由两个磁传感器确定。磁传感器具有限定的间距。通过角度改变而改变磁传感器之间的相位。评估变得更困难。参考信号也依赖于角度。经由根据图6(a)和图6(b)的有效信号可以获得根据图6(c)的相应的参考信号以及上面提及的获得系数的可能性。
当磁编码的位移测量系统相应地构造时，其原则上也可以确定绝对位置。尤其是存在多个磁传感器。例如通过传感器头相对于测量体旋转改变机械上的关系，并且绝对位置的确定变得更困难。温度、间距、侧向错位等也具有影响。在此，从磁场传感器的相应的信号也可以推导出系数，其中，在此涉及关于图6的实施方案。
在实施例中，测量体的磁场借助多个传感器(例如2*15个)来测量。在带有这些传感器的传感器单元运动时，针对传感器来说可见的磁场发生改变。在磁场改变时，相应的察觉到该磁场改变的传感器必须接通。传感器的接通在此应该尽可能同时进行，并且也应尽可能位于如下区域的中间，在该区域中允许接通传感器。针对接通相应的传感器单元中的传感器来说的同时性和中心性是针对(初始的)测量信号的品质来说的度量。
在带有这种传感器单元的传感器头相对于测量体间隔过大或错误地定位或定向的情况下，中心性或同时性降低，并且信号产生变得更困难。
通过上面描述的方法可以确定用于中心性和同时性的系数。
根据本发明，提供了包含初始的测量值信号的测量信号，初始的测量值信号包含测量值。测量信号此外包括系数信号，其表征测量值的获得并且尤其表征该测量值的可靠性或裕量。
在实施例中，系数信号添加或叠加至初始的测量值信号。由此得到相应的信号序列。
在该信号的相应的构造中，可以通过上级的控制件决定：是否利用系数信号。
系数信号可以通过控制器件28中的相应的诊断工具评估。当例如系数太小或变得太小时，必要时可以调校传感器器件12。
例如也可行的是，系数在某种位置或测量区域上改变。当重要的特性，例如气隙改变时，上述系数的改变可以在运行时(例如在碰撞或维护之后)发生。通过定期确定系数可以提前识别出这种效果，并且导入相应的措施。
原则上，在用于位移和间距测量的传感器系统中，系数可以有利地获得和传输。但是原则上，系数的获得和传输在各种传感器系统中都是可行的。
附图标记列表
10 传感器系统
12 传感器器件
14 输出端
16 传感器单元
18 壳体
20 转换单元
22 系数获知单元
24 放大器
26 接口
28 控制器件
30 接口
32 评估单元
34 第一端口
36 第二端口
38 线路
40 系数信号
42 测量值信号
44 测量值数据位
46 错误位
48 警告位
50 时钟脉冲
52 数据位
54 数据
56 错误位
58 警告位
60 开始位
62 CDS
64 关于数据位的CRC
66 数据
68 关于数据位的CRC，数据位和系数的CRC
70 信号
72 信号
74 增量式信号
76 模拟信号
78a 过零点
78b 过零点
80 过零点
82 高电平
84 边沿
86 信号
88 U2(s)的临界信号形式作为U2a(s)
88’ U2(s)的临界信号形式作为U2b(s)
88” U2(s)的临界信号形式作为U2c(s)

Claims (38)

1.一种用于运行带有至少一个传感器单元的传感器系统的方法，所述传感器系统提供信号，在所述方法中，所述信号包括初始的测量值信号，所述初始的测量值信号是所述传感器单元的测量值或者由所述传感器单元的测量值产生，并且在所述方法中，所述信号包括表征获得测量值的系数信号，其中，包含在所述系数信号中的系数表征出在获得测量值时存在哪种裕量和/或可靠性和/或品质，其中，所述系数信号与所述测量值信号相比以更小的数据传输率传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始的测量值信号是电信号，所述电信号是一个或多个物理参数的测量值，或者由它们产生。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述初始的测量值信号和所述系数信号在不同的信道上传输。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述初始的测量值信号和系数信号彼此相继地传输。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述初始的测量值信号和系数信号在一个信道上传输。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述系数信号持续传输。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述系数信号在所述传感器系统开始运转、停止运转或维护请求的情况下传输。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述系数信号和所述初始的测量值信号以模拟方式传输。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述系数信号调制到所述测量值信号上。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述初始的测量值信号和所述系数信号以数字方式串行传输。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，初始的测量值信号作为带有多个数据位的数字数据传输。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，各个数据位以各自的时钟脉冲请求和输出。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，被请求和输出的数据位的数量通过控制件的时钟脉冲限定。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，系数信号作为带有数据位的数字数据添加到所从属的初始的测量值信号的数据上。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，系数信号作为带有数据位的数字数据在时间上添加到所从属的初始的测量值信号的数据之后。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，带有n个数据位的所述初始的测量值信号连同被添加的带有m个数据位的系数信号的配属的时钟周期的数量是n+m。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述测量值信号的数据和/或所述系数信号的数据包含一个或多个附加位。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述一个或多个附加位是一个或多个错误位和/或警告位和/或检验位。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在测量值信号的数据中设置有CRC位，并且CRC位也添加到系数信号的数据中。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，用于带有n个数据位的测量值信号连同带有m个数据位的被添加的系数信号以及带有q个数据位的CRC数据的时钟周期的数量是n+m+2q。
21.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述测量值信号和系数信号根据SSI接口或BiSS-C接口传输。
22.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述初始的测量值信号作为模拟或数字增量传输。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，系数信号作为增量以一定的时间间隔传输，所述时间间隔小于所述初始的测量值信号的增量之间的时间间隔。
24.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于以如下方式传输所述系数信号，即，上级的控制件能够决定：其是否评估所述系数信号。
25.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，形成带有初始的测量值信号和系数信号的信号链，从而能够选择：是否读出系数。
26.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在没有附加的监控传感器的情况下在传感器系统上确定系数信号。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述至少一个传感器单元的一个或多个传感器用于确定系数。
28.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在传感器系统中，测量某两个过零点之间的持续时间作为初始的测量值信号，在所述传感器系统中，所述过零点之间的最大的信号高度产生所述系数。
29.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从所述至少一个传感器单元的多个信号中检测测量值。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，检查在模拟的第一传感器信号的某个过零点处，数字的第二传感器信号是否处于高电平，并且在“是”的情况下，产生测量信号。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，在“是”的情况下，产生测量信号作为数字信号的下降沿。
32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，系数信号由处于高电平的第二传感器信号的长度和相对于过零点的位置产生。
33.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在磁致伸缩式的位移测量系统中，位置值从电压信号中推导出，并且所述电压信号的振幅形成系数信号。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述振幅通过调整自动增益控制电路获知。
35.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在磁编码的位移测量系统中，系数信号由磁传感器信号的振幅或者振幅比和/或相位或者相位比获知。
36.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在带有多个传感器单元的传感器系统中使用具有最大的系数的传感器单元的测量值。
37.传感器系统的测量信号，其包括初始的测量值信号(42)和表征获得测量值的系数信号(40)，其中，包含在所述系数信号中的系数表征出在获得测量值时存在哪种裕量和/或可靠性和/或品质，其中，所述系数信号与所述测量值信号相比以更小的数据传输率传输。
38.根据权利要求37所述的测量信号，其特征在于，所述初始的测量值信号(42)是数字的串行信号，并且所述系数信号(40)作为数字数据添加到作为数字数据的所述初始的测量值信号上。
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