CN108981756B - 磁场感测装置的温度补偿和使用温度补偿的磁场感测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种补偿温度对一组磁传感器的影响的温度补偿方法，该组磁传感器配置为感测可以沿着感测路径移动的磁致动器并提供感测信号，感测信号指示磁致动器相对于感测路径的位置和/或位移。该温度补偿方法包括：从该组磁传感器中选择一个或多个磁传感器以用作温度传感器；基于由所选择的一个或多个磁传感器输出的感测信号，来估计感测路径的至少一部分上的温度分布；以及使用所估计的温度分布补偿温度对由该组磁传感器中的一个或多个磁传感器输出的感测信号的影响。本发明还提供一种磁场感测设备，以检测使用该温度补偿方法的磁致动器的位置和/或位移，例如液位测量装置和位置测量装置，以及计算机可读介质，其包括可由处理器执行的指令，以执行该温度补偿方法。

Description

磁场感测装置的温度补偿和使用温度补偿的磁场感测装置
技术领域
本发明涉及用于补偿磁感测装置中的温度和/或温度梯度效应的温度补偿方法，该磁感测装置用于检测可移动磁体的位置和/或相对位移，例如在液位测量装置和位置检测器中，还涉及使用该温度补偿方法的磁感测装置。
背景技术
磁场感测装置广泛用于诸如汽车应用、工业、农业机械和消费装置的广泛技术领域中的位置和/或位移的非接触式测量。许多这样的测量系统是基于通过使用沿测量路径分布的磁场传感器感测由可移动元件(例如永磁体)产生的磁场来检测可移动元件沿着测量路径的位置。例如，磁传感器通常用于测量气动和液压缸中的活塞的线性位移以及用于容器中的流体的液位测量，例如工业墨罐、DEF罐和燃料罐。通常，根据已知的特性曲线，由每个磁传感器输出的感测信号随所施加磁场的强度而变化。因此，由于施加到每个磁传感器的磁场的强度取决于可移动磁体和相应的磁传感器之间的距离，因此可以通过分析传感器链沿测量路径获取的感测信号的幅度来确定可移动磁体的相对位置。
例如，专利申请公开US 2005/0189938 A1描述了一种用于测量可移动磁体的位置的系统和方法，其中来自传感器链(例如霍尔效应传感器)的输出是使用具有特性钟形曲线的算法的曲线拟合，以确定与磁体相关的绝对和/或相对位置。
在专利申请公开WO 2015/165593 A1中描述了用于测量容器中的液体的液位的方法和装置的另一示例，其中可移动浮子的位置通过用一排磁场敏感传感器元件检测由浮子产生的磁场来确定。由浮子产生的磁场沿着基本上平行于测量路径的传感器排延伸，并且在位于最接近浮子的传感器处更强。结果，沿着传感器排获取的信号形成信号分布曲线，其幅度取决于浮子沿着测量路径的相对位置。
专利US 9,297,634 B2描述了一种用于生成传感器信号的装置，传感器信号的分布曲线取决于磁场生成元件相对于装置的位置。在这种情况下，使用沿着测量路径设置的至少两个磁敏传感器以及支持场装置来获得传感器信号，该支持场装置在磁敏传感器中产生磁支撑场，该磁支撑场至少在磁敏传感器中具有基本相同的方向和均匀的场强。传感器信号可以表示为表，其将可移动磁体的当前位置的测量值分配给每个传感器。因此，由于传感器沿着线性测量路径的位置是已知的，所以表格式表示对应于信号进展(signalprogression)的表示，其中沿着线性X坐标(测量路径)表示测量值的进展。通过将获取的进展与存储的参考进展进行比较，可以确定当传感器信号的进展产生时元件所处的位置。
许多常规技术采用磁阻型的磁传感器，其磁场响应取决于施加的磁场，但也可能取决于传感器温度。如果实际传感器温度未知，温度对感测信号的影响则可能会降低位置和/或位移测量的精度。
因此，当使用受到沿着链的温度梯度影响的磁传感器链来检测可移动磁体的位置或位移时，因为传感器上的温度分布将反映在相应的感测信号的幅度上，并使从感测到的磁场分布获得的信号分布曲线失真，测量的精度可能会降低。
温度梯度对于主要应用(例如流体罐)是固有的。因此，使用磁传感器链执行的位置测量的准确度中的温度梯度的影响可能与液位测量装置特别相关，因为液面以下的流体温度可能显著地不同于液面处的温度。此外，由于沿着流体深度的温度分布常常是未知的，因此假定传感器链处于均匀温度，从而影响液位测量的精度。
为了考虑温度梯度效应，可以在每个磁传感器附近设置温度传感器，以测量相应的磁传感器的实际温度。但是，这意味着测量装置的体积增加以及生产成本增加。
因此，需要一种具有成本效益的解决方案，其能够改善用磁感测装置所进行的位置和/或位移测量的准确度，特别是对于适用于在可以预期建立温度梯度的环境中的液位或位置测量的磁感测装置。
发明内容
考虑到现有技术的短处和缺点而做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种用于补偿对磁场感测装置的精度的温度影响的方法，该磁场感测装置包括用于检测磁致动器相对于磁感测路径的位置或位移的一个或多个磁传感器，以及对应的磁场感测装置。
该目的通过独立权利要求的主题来解决。本发明的有利实施例是从属权利要求的主题。
根据本发明，提供一种补偿温度对一组磁传感器的影响的温度补偿方法，该组磁传感器配置为感测可以沿着感测路径移动的磁致动器并提供感测信号，所述感测信号指示所述磁致动器相对于所述感测路径的位置和/或位移。该温度补偿方法包括：从该组磁传感器中选择一个或多个磁传感器以用作温度传感器；基于由所选择的一个或多个磁传感器输出的感测信号，来估计所述感测路径的至少一部分上的温度的分布；以及使用所估计的温度分布补偿温度对由该组磁传感器中的一个或多个磁传感器输出的感测信号的影响。
根据进一步的改进，选择所述一个或多个磁传感器包括应用适于选择这样的磁传感器的滤波函数，所述磁传感器在所述磁致动器相对于所述感测路径的当前位置处基本上不被所述磁致动器产生的磁场致动，该组磁传感器包括单个磁传感器或沿着所述感测路径分布的多个磁传感器。
根据进一步的改进，所述滤波函数包括评估由该组磁传感器输出的感测信号的幅度，并且选择对应于其幅度在预定幅度范围内变化的感测信号的磁传感器。
根据进一步的改进，估计所述感测路径的至少一部分上的温度的分布还包括使用来自位于预定位置处的至少一个专用温度测量装置的温度测量来调整所估计的温度，所述温度测量用作用于调整所估计的温度的分布的参考温度。
根据进一步的改进，估计温度分布包括：对于所选择的磁传感器中的至少一个，基于相应的感测信号的幅度以及偏移幅度和所述磁传感器的温度之间的特性相关性来计算所选择的磁传感器的温度；以及对于未选择的磁传感器中的至少一个，通过插值和/或外推针对至少一个所选择的磁传感器计算的温度来估计相应的磁传感器的温度。
根据进一步的改进，所述特性相关性使得温度相对于参考温度的变化引起所述偏移幅度的按比例变化，并且使用相应的感测信号的幅度和所述参考温度的值、所述偏移幅度的参考值、以及所选择的磁传感器的偏移温度系数特性，来确定所述至少一个所选择的磁传感器的温度。
根据进一步的改进，补偿温度对由该组磁传感器输出的感测信号的影响包括：使用所估计的温度分布和所述输出感测信号所遵循的温度定律，来确定该组磁传感器中的每一个的输出感测信号的温度补偿幅度；或通过使用所估计的温度分布来确定存储在查找表中的感测值的温度补偿值，其中，对于在那里已经获取了所述感测信号的所述磁致动器的位置，所述查找表将感测值分配到该组磁传感器中的每一个；其中所述磁致动器的位置或位移是基于所述温度补偿值与温度定律的比较，或者是基于所述温度补偿值与先前为所述磁致动器的已知参考位置获取的所述感测信号的参考值的存储的分布曲线的比较来确定。
根据本发明，还提供一种用于检测磁致动器的位置和/或位移的磁场感测设备，其包括：沿着感测路径布置的一组磁传感器，每个磁传感器适于感测由所述磁致动器产生的磁场并输出指示所述磁致动器相对于所述感测路径的位置和/或位移的感测信号；以及信号处理器件，其适于执行所述感测信号的信号处理，以确定所述磁致动器的位置和/或位移，所述信号处理包括：从该组磁传感器中选择一个或多个磁传感器以用作温度传感器；基于由所选择的一个或多个磁传感器输出的感测信号，来估计所述感测路径的至少一部分上的温度的分布；以及使用所估计的温度分布补偿温度对由该组磁传感器中的一个或多个磁传感器输出的感测信号的影响。
根据进一步的改进，选择所述一个或多个磁传感器包括应用适于选择这样的磁传感器的滤波函数，所述磁传感器在所述磁致动器相对于所述感测路径的当前位置处基本上不被所述磁致动器产生的磁场致动；和/或其中该组磁传感器包括单个磁传感器或沿着所述感测路径分布的多个磁传感器；和/或其中所述磁场感测设备还包括位于预定位置的专用温度测量装置，且专用温度测量装置被配置为提供温度测量，以用作用于调整所估计的温度的分布的参考温度。
根据进一步的改进，所述滤波函数包括评估由该组磁传感器输出的感测信号的幅度，并且选择对应于其幅度在预定范围内变化的感测信号的磁传感器。
根据进一步的改进，估计所述温度分布包括：对于所选择的磁传感器中的至少一个，基于相应的感测信号的幅度以及偏移幅度和所述磁传感器的温度之间的特性相关性来计算所选择的磁传感器的温度；以及对于未选择的磁传感器中的至少一个，通过插值和/或外推针对所述至少一个所选择的磁传感器计算的温度来估计相应的磁传感器的温度。
根据进一步的改进，所述磁传感器是表现出温度和偏移幅度之间的特性相关性的磁弱场传感器，使得温度相对于参考温度的变化引起所述偏移幅度的按比例变化，使用相应的感测信号的幅度和所述参考温度的值、所述偏移幅度的参考值、以及所选择的磁传感器的偏移温度系数特性，来确定所述至少一个所选择的磁传感器的温度。
根据进一步的改进，补偿温度对由该组磁传感器输出的感测信号的影响包括：使用所估计的温度分布和所述输出感测信号所遵循的温度定律，来确定该组磁传感器中的每一个的输出感测信号的温度补偿幅度；或通过使用所估计的温度分布来确定针对存储在查找表中的感测值的温度补偿值，对于已经在那里获取了所述感测信号的所述磁致动器的位置，所述查找表将感测值分配到所述多个磁传感器中的每一个；其中所述磁致动器的位置或位移是基于所述温度补偿值与温度定律的比较，或者是基于所述温度补偿值与先前在所述磁致动器的已知参考位置处获取的所述感测信号的参考值的存储的分区曲线的比较来确定。
根据本发明的实施例，磁场感测装置可以配置为根据本发明的原理执行包含在流体容器中的流体的液位的测量，且磁致动器包括适于漂浮在流体表面的漂浮体。
根据本发明，还提供了一种计算机可读介质，其包括可由处理器执行以执行根据本发明的温度补偿方法的指令。
为了解释本发明的原理，将附图并入到说明书中并形成说明书的一部分。附图不应被解释为将本发明仅限制为可以如何制造和使用本发明的所示和所描述的示例。
附图说明
根据如附图中所示的本发明的以下和更详细的描述，其他特征和优点将变得显而易见，在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的用于检测磁致动器沿着感测路径的位置和/或位移的磁场感测装置的侧视图；
图2是沿着感测路径的方向截取的图1所示磁场感测装置的截面图，其中磁传感器沿着感测路径布置，以检测由磁致动器产生的磁场分布；
图3示出了对于弱场类型的磁传感器，在温度TRT＝23℃，T1＝-20℃，且T2＝85℃的情况下，输出电压信号Vout相对于施加的磁场H的特性曲线；如图所示，磁场H被平行施加到磁传感器；
图4是如图2所示当磁致动器处于感测路径的上部位置时，与从磁传感器S1到Sn获得的感测信号相对应的幅度值(数字化)的图示；
图5绘示了在仅传感器阵列的一部分处于流体液位之下的情况下，沿着传感器链的温度分布的图示，其中闭合符号表示磁传感器S1至Sn的相应位置处的实际温度，并且开放符号表示根据本发明的实施例获得的估计的温度值；
图6是示出根据本发明实施例的温度补偿方法的步骤的流程图；
图7绘示了当传感器受到+85℃至-40℃范围内的温度的循环变化，且磁致动器位于距传感器S1、S2和S3最远的距离处(例如，在图2所示的上部位置)时，来自图2所示的传感器阵列的三个传感器S1、S2和S3的感测信号的幅度的变化(数字化值)的图示；
图8绘示了将温度补偿应用于图7所示的感测信号的幅度后得到的幅度误差相对于相应的温度处的已知参考幅度值的图示；
图9绘示了在应用根据本发明的实施例的温度补偿(实线)之后和在不应用温度补偿(虚线)的情况下，作为磁致动器的参考位置的函数的由图1的磁传感器装置检测到的磁致动器的位置的图示；
图10示出了图9所示的在应用温度补偿(实线)之后和在不应用温度补偿(虚线)的情况下，从磁致动器的参考位置与获得的位置测量之间的比较获得的位置误差的变化；以及
图11是根据本发明实施例的用于实现磁信号的测量和温度补偿的电路框图。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开透彻和完整，并且将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。相似的附图标记始终指代相似的元件。
参考图1，根据本发明的实施例构造的磁场感测装置由附图标记10标识。磁场感测装置10可以包括可移动元件12和引导件14，可移动元件12可以沿着引导件14在上部位置14A和下部位置14B之间位移，且引导件14构成磁场感测装置10的感测路径20。此外，磁场感测装置10包括一组磁敏传感器S1至Sn(n＝该组中的磁传感器的总数)，其相对于引导件14以特定的空间布置分布，以便传递感测信号，感测信号指示可移动磁元件12在磁传感器S1至Sn的每个位置处产生的磁场的感测信号，且因此有关于可移动磁元件12沿着引导件14的相对位置和/或位移。在所示的实施例中，磁场感测装置10包括一组n＝16个磁传感器。然而，取决于应用，磁传感器的数量不限于16个，并且可以使用一个或多个磁传感器。
如图2所示，可移动元件12包括负责产生由磁敏传感器S1至Sn中的每一个感测到的磁场分布的磁场产生器件16。可移动元件12然后用作磁致动器，其在磁敏传感器S1至Sn中的每一个上以根据其相对于感测路径20的位置和/或位移而变化的磁场强度致动。该相对位置然后可以从由磁传感器S1至Sn沿感测路径20输出的感测信号的变化推断出来。在所示的示例中，磁场产生器件16由环形磁体提供。然而，磁场产生器件16和相应的磁场分布并不特别限于所示的实施例，并且可以采用其他配置，例如具有其他形状和磁场方向的磁体，包括特定布置中的任何数量的磁体，等等。
在图2所示的配置中，磁传感器S1至Sn作为基本平行于感测路径20的线性阵列18均匀分布在感测路径20上。然而，应当注意的是，该组磁传感器S1至Sn及其空间布置不限于所示实施例，并且可以根据应用设想其他配置。例如，在替代实施例中，磁传感器S1至Sn可以分布在：具有不同间隔的磁传感器的线性布置中，例如，在感测路径的某些区域增加磁传感器的密度以提高分辨率；圆形布置中，以感测磁致动器12沿着圆形感测路径的位置和/或位移，等等。磁传感器S1至Sn中的每一个可以具有相同的磁传感器类型，并且优选地以类似的传感器参数为特征，以便在相同的温度和磁场条件下提供类似的响应。因此，在感测路径20上的磁致动器12的每个位置处，磁传感器S1至Sn中的每一个输出具有基本上受到感测到的磁场的局部强度(即磁致动器12的相对位置)和传感器温度影响的幅度的感测信号。图1和2中所示的磁场感测装置10配置为用作液位测量装置。在这种情况下，磁致动器12具有适于漂浮在待测流体表面处并且容纳磁场产生器件16的漂浮体。在这种情况下，引导件14可以设置为密封的圆柱形管，传感器阵列18布置在该圆柱形管内，以隔离传感器和相应的电子器件与外部流体的接触。然而，应该理解的是，本发明的原理可以应用于用于其他类型的测量(例如位置测量)的磁场感测装置，并且因此受益于根据本发明的温度补偿方法。
如图1和2所示，磁感测装置10可进一步包括附加的引导件26，以将连接到传感器阵列18的电线(未示出)引导到电连接器28，从而将阵列18与信号处理单元(未示出)联接。感测信号然后可以由信号处理单元获取，信号处理单元对获取的感测信号进行处理，以便估计沿着传感器阵列18的温度分布，如以下将描述的。
本发明的温度补偿方法有利地使用对施加的磁场和温度具有已知特性行为的磁传感器S1至Sn，以推断从该组中选择的一个或多个磁传感器Si处的局部温度，和/或以估计在传感器路径20的至少一部分上建立的温度梯度。
根据特定实施例，可用于从传感器感测信号推断局部温度的磁传感器的类型是磁弱场(magnetic weak-field)传感器。当在固定温度T下并且单向磁场施加到平行于芯片平面(x-y平面)的表面时，例如沿着Y轴，这种类型的磁传感器传递感测信号，该感测信号遵循作为所施加的场Hy的函数的特定温度的已知特性曲线。对于不同温度的特性曲线以磁场强度Hs相交，在该磁场强度Hs下，磁传感器响应基本上与温度无关。图3描述了在温度：TRT＝23℃，T1＝-20℃且T2＝85℃时，作为施加的场Hy的函数的磁弱场传感器的输出电压信号Vout的特性曲线的示例。在图3所示的示例中，磁开关场设定为Hs＝1.85kA/m。在关于开关场Hs的宽磁场范围内，特性曲线Vout(H)基本上是线性的。另一方面，磁传感器在接近于零的磁场强度Hy处表现出可忽略的场灵敏度。在该场范围内，磁传感器传递输出电压信号Vout，其特征基本上在于主要取决于温度的偏移电压Voffset。偏移电压Voffset基本上遵循温度的线性相关，其可由以下等式表示：
Voffset(T)＝Voffset(Tref)+TCoffset(T-Tref) (1)
其中
Tref是参考温度；
Voffset(Tref)是Tref时的偏移电压；以及
TCoffset是偏移电压的温度系数。
参考温度Tref可以这样的任何温度，在所述温度处，偏移电压Voffset(Tref)的值是已知的。在图3所示的示例中，温度系数TCoffset在-25℃至+85℃的温度范围内具有特性常数值，其可以从两个已知温度处的偏移电压的测量值或者从磁传感器的规格数据获得。
因此，当使用上述磁弱场类型的磁传感器时，如果阵列18的磁传感器没有被磁场致动(因为它与磁致动器12充分隔开)，可以假设所测量的感测信号的输出电压Vout遵循等式(1)，然后可以在预定的参考温度Tref处使用测得的输出电压Vout和已知的参数TCoffset，Voffset(Tref)来计算传感器温度T。参数TCoffset，Voffset(Tref)和Tref的值是传感器特定的，并且可以从相应的技术规格数据中获得，典型地对于25℃的参考温度。
虽然已经参照以等式1的偏移电压Voffset为特征的磁弱场传感器描述了上述实施例，但可以使用除了参考图3描述的磁弱场传感器之外的磁传感器。通常，当磁传感器不受磁场影响或仅受磁场可忽略的影响时，具有的对磁场和温度的响应基本上遵循已知的温度特性的任何磁传感器均可用于实现本发明。在这种情况下，局部温度的估计仍然可以基于由磁传感器输出的测量信号以及相应的特性温度和磁场行为，通过使用特定于该类型的磁传感器的特性曲线来执行。
在低磁场下特定类型的磁传感器的已知温度行为可以有利地不仅用于推断局部传感器温度，而且用于估计感测路径20的至少一部分上的温度分布。
如图2所示，磁传感器S1至Sn被布置为基本上覆盖感测路径20的总长度，并且磁致动器12被设计为产生这样的磁场分布，该磁场分布基本上在位于更靠近磁致动器12的当前位置的少量阵列传感器上致动，并且对阵列18的其他传感器具有可忽略的影响。因此，基于由磁传感器S1至Sn中的每一个输出的感测信号，可以识别距离磁致动器12足够远并且因此受到所产生的磁场的可忽略的影响的一个或多个磁传感器。
例如，图4示出了，当磁致动器12处于图2所示的上部位置14B时，为阵列磁传感器S1至S16中的每一个获取的感测信号的幅度的示例(在用专用电路对原始的模拟感测信号进行数字化之后)。在该位置中，磁致动器12基本上影响由更靠近磁致动器12的传感器S13至S16输出的感测信号，其中对于传感器S15和S16获得最高的幅度信号。另一方面，对于靠近阵列18的另一端定位的传感器，磁场的影响显著降低，结果相应的感测信号的幅度减小并且变得基本上受到相应的磁传感器处的温度影响。例如，感测路径20的另一相对端处的传感器S1至S7输出明显较弱的感测信号，其幅度仅达到传感器S16获得的最大幅度的15％。
因此，当使用仅在磁场接近零时提供基本上取决于温度的响应的磁传感器的阵列时，对于磁致动器12的当前位置，只有阵列18的某些磁传感器可以可靠地用作温度传感器，以及通过这些所选传感器的感测信号和相应的特性计算出的各个局部温度，诸如上述的等式(1)。传感器阵列18的整个或至少一部分上的温度分布然后可以从通过针对所选磁传感器计算的局部温度来估计。估计的温度分布然后可以被用于补偿温度对由阵列18中的每个或至少一些磁传感器输出的感测信号的影响，如将在下文中描述。为了标识和选择其感测信号不受磁致动器12产生的磁场影响的磁传感器，可以评估由每个阵列传感器输出的感测信号，并且应用将阵列传感器分成两类的滤波函数：(1)其感测信号受到感测磁场和传感器温度的双重影响，因此不会被用作温度传感器的阵列传感器；(2)其感测信号基本上仅取决于传感器温度，因此可以被选择作为温度传感器的阵列传感器。
滤波函数可以通过预定幅度范围来实现，例如通过预先设定最大阈值幅度值Vthr，对此可以安全地假定，如果相应的感测信号的幅度在预定幅度范围内变化和/或低于预设阈值，则来自相应的磁传感器的响应不受磁致动器12的影响。从全部或多个磁传感器S1至Sn获取的感测信号与预定幅度范围的比较则允许识别其感测信号在预定幅度范围内变化的磁传感器，并从满足该条件的传感器中选择多个磁传感器来估计沿着链的温度。例如，参考图4，预定阈值Vthr可以被设定为当磁传感器正在感测可忽略的磁场时，期望测得的感测信号幅度的特定值。通过将从所有的磁传感器S1至Sn获取的感测信号与预定阈值进行比较，则可以通过确定哪些传感器具有等于或低于预定阈值的信号幅度，例如与图4中所示的传感器S1至S8相关联的感测信号，可以识别距磁致动器12足够远并且因此不会受到所产生的磁场的显著影响的磁传感器。可以理解的是，根据磁感测装置10的特性以及在有或没有磁场的影响时从相应的磁传感器获得的感测信号的期望幅度范围来选择预定阈值。替代地，滤波函数可以通过以下方式来实现：设定对应于可被认为已被磁致动器12影响的幅度值的上阈值，并放弃将输出具有高于上阈值的幅度的感测信号的所有磁传感器用作温度传感器。
在磁传感器S1至Sn中的一个或多个已被标识为不受磁致动器12的影响之后，传感器阵列18上的温度的分布可以基于来自所选数量的被标识的磁传感器的感测信号来估计，如将在下文描述的。首先，对于零磁场处的特定磁传感器，使用特性定律Vout(T)来计算每个所选的磁传感器Si处的温度Ti。例如，在遵循如上所述的等式(1)的磁传感器的情况下，可以使用等式(2)，由通过相应的传感器Si测得的感测信号Voffset,i和已知的传感器参数，例如温度系数TCoffset和参考温度Tref处的偏移电压Voffset,i(Tref)，来计算每个所选的磁传感器Si处的温度Ti。等式(2)为：
Figure BDA0001676729640000111
计算出的温度Ti提供了所选传感器Si的相应位置处的实际温度的指示。
为了计算温度而放弃的未选择的磁传感器Sj的温度然后可以基于取决于应用的合适函数(例如用于建立流体中的温度梯度的已知的定律，等等)从针对所选择的传感器Si计算出的温度值Ti估计，。例如，如图5所示，在磁致动器12位于沿感测路径20的中间位置的情况下，可以使用插值函数，并且所选择的传感器包括未选择的传感器Sj(j＝5至10)的中间阵列区域上方和下方的一组传感器。可以使用的插值函数的示例包括线性插值函数和对数插值函数。此外，可以使用外推函数来估计位于传感器链S1-Sn的一端处的未选择的传感器Sj处的温度，并且所选择的传感器Si的组位于传感器链S1-Sn的相对侧，例如图2所示的情况。用于估计流体内的温度梯度的插值法和外推法在相应的技术领域中是公知的，因此在此不再详述。此外，可以对所有的磁传感器S1至Sn估计温度分布，即，如上所述在整个感测路径20上，或者仅针对仅覆盖感测路径20的一部分的一组磁传感器。
图5示出了使用上述方法沿着感测路径18在传感器S1至Sn(在所示的示例中，n＝16)的相应的位置处获得的温度值的示例。在图5所示的示例中，引导件14和传感器阵列18部分地浸入约45℃的热流体中，并且磁致动器12在传感器S7和S8之间的中间位置处浮在流体表面30上。流体表面30在25℃的环境温度下与空气接触。在所示的示例中，磁场对靠近传感器阵列18的两端侧的磁传感器的影响是可以忽略的，并且来自中间区域上方和下方的传感器(例如传感器S1至S4和S11至S16)的感测信号已经用于使用等式(2)计算相应的传感器温度。跨流体-空气界面的温度，即，对于中间传感器S5至S10，已经通过针对传感器S1至S4和S11至S16计算的温度通过线性插值进行估计。为了比较，在图5的图表中用闭合符号表示相应的传感器位置处的实际温度值。使用上面解释的方法获得的估计温度值用开放符号表示。可以看出，与传感器S1至S5的位置相对应的深度处的流体的实际温度具有45℃的恒定值，但由于与流体液位30上方的空气进行热交换而基本上在接近流体表面处降低，从而导致在靠近磁致动器12位置的传感器S6至S7上建立显著的温度梯度。此外，流体液位30上方的传感器S8至S6也处于显著的温度梯度下，因为流体液位30上方的周围温度持续下降，直到稳定在25℃的环境温度。在这种情况下，来自传感器阵列的感测信号显著地受到温度梯度的影响。
在磁致动器12位于或靠近传感器阵列18的下端和上端之一的情况下，例如在图1和图2所示的情况下，只有位于磁致动器12位置的一侧处的磁传感器可以被选择用于计算温度。在这种情况下，如上所述，可以通过从传感器阵列18的相对侧处的所选择的传感器计算出的温度值进行线性外推来估计位于磁致动器12附近的磁传感器上的温度的分布。图6示出了根据实施例的温度补偿方法的步骤的流程图。
估计的温度的分布然后可以用于补偿从磁传感器阵列获取的原始感测信号中的温度影响，例如，使用针对磁传感器的输出电压Vout相对于所施加的磁场的已知的特性曲线或通用温度定律，并输出温度补偿的感测信号。使用用于补偿原始感测信号中的温度梯度的影响的公式可以允许进行连续的温度补偿，而无需使用针对沿着感测路径20的磁致动器的离散数量的位置获得的测得感测信号而先前存储的参考值。
例如，如图3所示，输出电压信号Vout相对于所施加的磁场Hy在固定温度处的特性曲线可以用下面的定律Ufit(H)表示：
Ufit(H)＝A(T)+B(T)·∑fn·an同时
Figure BDA0001676729640000131
Figure BDA0001676729640000132
其中A(T)和B(T)是可以表示为下式的磁传感器的温度相关的系数特性：
A(T)＝0.01998×T-5.62869
B(T)＝-0.05385×T+14.34329
且T是摄氏度为单位的温度。
因此，当在磁传感器上致动的磁场可忽略时，磁传感器处的温度T可以在零场处使用上述定律来估算，这导致：
T＝(Ufit(H)+5.62869)/0.01998 (3)
图7和图8示出了通过本方法实现的温度补偿的示例。图7示出了当施加+85℃至-40℃的循环温度振荡时，从三个传感器S1到S3测得的感测信号的幅度值(数字化)的变化。磁致动器12位于上部位置14B处，因此它不影响来自传感器S1至S3的读数。测量值基本上对应于相应的传感器S1至S3的偏移电压随温度的变化。如图7所示，由于传感器S1至S3未被磁场激活，因此针对每个传感器获得的读数遵循相似的温度变化，且因此仅受温度影响。图8示出了作为在对图7所示的感测信号的幅度应用温度补偿算法之后获得的幅度值与相应的温度处的已知参考幅度值之间的差异而计算出的幅度误差。
在特定实施例中，诸如常规电阻温度计、NTC(负温度系数)和RTD(电阻温度检测器)传感器的一个或多个专用温度测量装置可以设置在特定位置处，即沿着感测路径20，例如在感测路径的顶部和/或底部处，以提供更精确、独立的温度参考，其可用于调整从磁传感器测量获得的温度估计。
然后可以通过使用估计的温度的分布来改善由磁感测装置10执行的磁致动器位置和/或位移的测量的准确度。例如，通过使用磁开关传感器的Vout相对于H的已知特性曲线和估计的传感器温度，沿着传感器阵列18的温度变化的影响可以以从阵列传感器S1至S16中的每一个获取的原始感测信号的水平得到补偿。在这种情况下，在感测信号被用于确定磁致动器12的位置之前，原始感测信号可以通过应用补偿实际传感器温度对感测信号幅度的影响的适当函数而经历温度补偿处理。
在图9和图10中示出了说明由根据本发明的温度补偿方法实现的位置测量精度的改进的比较示例。
图9绘示了图表90，其示出了在不应用温度补偿的情况下(实线曲线92)和当应用温度补偿时(虚线曲线94)，作为磁致动器12的参考位置的函数的基于磁传感器测量(传感器位置反馈)计算的磁致动器12的位置。在这个具体的例子中，参考位置可以在0至80毫米的范围内变化。
从图9中可以看出，没有温度补偿的传感器位置反馈表现出噪声行为，其偏离对应于感测路径的末端的参考位置处(在此处，可以预期温度梯度的影响更为重要)的线性，并且最特别是在最低参考位置处。与之相比，在温度补偿后，传感器位置反馈的噪声和线性得到显著改善，并且即使在较低的参考位置处，从磁致动器12的参考位置的偏离也被最小化。对于未应用温度补偿的情况(实线曲线110)和当应用温度补偿时(虚线曲线120)，作为参考位置的函数，传感器位置反馈相对于参考位置的偏离(位置误差)在图10的图表100中更详细地示出。从图10中可以看出，当考虑到温度补偿时，误差位置显著减小。在液位测量装置的特定应用中，可以实现大约2至4倍的液位精度的提高。
在一些情况下，磁致动器12的位置可以使用从原始感测信号生成的信号分布曲线来获得，并且该信号分布曲线提供在每个坐标位置处获得的感测信号幅度的进展，即，在磁致动器12处于待确定的位置时沿着感测路径的相应的传感器位置。然后，通过将产生的信号分布曲线与当磁致动器12处于已知的并存储在查找表中的参考位置时已经获得的参考信号分布曲线进行比较来确定磁致动器12的位置。在这种情况下，可以以所产生的信号分布曲线的水平或以所存储的参考分布曲线的水平执行对在传感器阵列18上建立的温度梯度的影响的补偿。例如，温度补偿算法可以使用估计的温度分布以及与存储的参考信号分布曲线相比的温度补偿值应用于生成的信号分布曲线的值，以确定磁致动器位置。在替代实施例中，可以将温度补偿值与可以在(传感器)软件/信号处理中容易实现的通用温度补偿定律进行比较。温度补偿值与存储的参考信号分布曲线的比较、或与通用温度定律的比较允许校正在与参考信号分布曲线比较之前由从每个传感器获得的感测信号上的温度变化引起的信号分布曲线中的失真，并因此提高位置测量的准确性。所估计的温度值也可以用于将温度校正因子应用于存储在查找表中的参考分布曲线的参数值，以便反映参考信号分布曲线中的当前温度情况。因此，温度补偿可以通过至少两种方式实现：通过公式或通用温度定律，其允许连续的温度补偿，而不需要存储先前测得的感测信号的参考值；或者通过一组先前测得的参考数据，例如具有存储的单点值(不连续)的查找表。
因此，根据磁传感器的已知输出电压特性，然后可以使用来自未被由磁致动器12产生的磁场显著激活的阵列传感器的感测信号来确定磁传感器阵列上的温度的分布，而不需要采用额外的温度传感器。
现在将参照图11来描述根据本发明原理的用于实现磁信号的测量的示例性电路框图。为了便于参考，将参考一个磁传感器1110来描述本实施例。然而，如上所述，取决于具体应用，可以沿感测路径20分布一个或多个磁传感器1110，以检测磁致动器12的位移和/或位置。参考图11，当操作时，磁传感器1110感测由磁致动器12在其当前位置处产生的磁场H并传递感测信号1115、Vout、磁传感器在局部温度处的响应特性、以及局部磁场H。模拟信号Vout取决于磁传感器1110的原始信号输出ΔU[mV/V]和已知的传感器参数VRef、Vcc(传感器电源电压)和NmV/V，按照以下关系
Vout＝VRef+ΔU·Vcc/NmV/V.
其中VRef是磁传感器的电子参考电压，所测得的输出被添加到该参考电压，且NmV/V是已知的转换因子(例如1000，以从ΔU(mV/V)转换到ΔU(V/V))。
当存在多于一个感测信号Vout时，可提供多路复用器1120以允许选择若干模拟输入传感器信号Vout中的一个，并将所选的模拟传感器信号1125，VMUX，转发到测量系统1130。在所示的实施例中，由多路复用器1120输出的所选模拟信号可表示为VMUX＝VRef+ΔV。
测量系统1130可以包括运算放大器1140，用于放大从多路复用器1120接收的所选的模拟信号VMUX，以增加电压测量灵敏度并输出放大的电压感测信号1145，VAOP。在所示的实施例的情况下，放大的电压感测信号VAOP可以表示为VAOP＝VRef+R2.ΔV/R1。附加地或可选地，测量系统1130可以包括分压器1150，用于对由运算放大器1140输出的放大的电压感测信号VAOP进行滤波，产生经滤波的模拟测量信号1155，Vsensor，根据本实施例，其可以表示为分压器1150的电阻参数R3和R4的函数：Vsensor＝Vsensor,Ref+ΔVsensor＝R4.VAOP/(R3+R4)，其中Vsensor,Ref对应于ΔU＝0时的输出。得到的电压测量信号Vsensor然后可以馈送到数模转换器1160(ADC)，其将模拟信号Vsensor转换成数字测量信号1165，即，数字信号N[counts]。数字信号N[counts]然后可以用于专用算法中，该专用算法用于从磁传感器信号计算磁致动器12的位置和/或相对位移，例如常规用于液位和/或位置测量的算法。
在图11所示的实施例中，数字测量信号N[counts]是通过在应用多路复用、放大和分压操作之后，将由原始测量信号产生的信号Vsensor数字化而获得的。然而，根据应用，可以设想这样的测量电路配置，其中省略了多路复用、放大和分压操作中的一个或多个。例如，由磁传感器1110输出的测量感测信号Vout可以被直接馈送到ADC 1160以转换成相应的数字测量信号。替代地，馈送到ADC 1160的模拟信号Vsensor可以是仅将上述复用、放大和滤波操作中的一个或一些应用于由磁传感器1110测得的原始感测信号Vout的结果。
在所示的实施例中，所得到的数字信号N[counts]是从模拟信号Vout获得的数字测量，并且因此取决于由磁传感器1110测得的反映对施加的磁场和温度的传感器响应的量ΔU[mV/V]。因此，数字信号N[counts]取决于根据已知函数的f(ΔU[mV/])的量ΔU[mV/V]，其可以在执行温度补偿时使用。相反，可以通过对数字信号N[counts]应用反函数f-1(N[counts])，通过数字信号N[counts]重新计算量ΔU[mV/V]。反函数f-1(N[counts])可以用于由磁传感器1110测得的感测信号的温度补偿。
针对温度和/或温度梯度对数字测量信号N[counts]的影响的补偿可以在专用信号处理器件1170(例如CPU)中执行。温度补偿信号然后可以由CPU1170进一步处理，以使用本领域已知的算法确定磁致动器12的位置和/或位移。例如，在一个特定实施例中，可以使用以下方法来获得包括温度补偿校正的数字测量。首先，可以根据如上所述通过使用已知函数f-1(N[counts])获得的数字信号N[counts]来计算影响磁传感器1110的模拟感测信号的量ΔU[mV/V]。然后可以使用磁传感器的第二函数F2(T，ΔU，Hs)特性和相应的估计温度T来计算考虑磁传感器的局部温度的校正电压量ΔUcorrected[mV/V]。温度补偿数字测量Ncorrected[counts]然后可以通过使用校正量ΔUcorrected[mV/V]应用函数F1的倒数来获得。以上步骤概述为如下补偿方案：
●ΔU[mV/V]＝f-1(N[counts])；
●ΔUcorrected[mV/V]＝F2(T，ΔU，Hs)；
●Ncorrected[counts]＝f(ΔUcorrected[mV/V])。
在替代实施例中，可以通过以下方式实现温度补偿：使用已知函数F(T，N[counts]-Nstable[counts])来估计校正的数字测量Ncorrected[counts]，该已知函数基于局部温度T以及数字测量值N[counts](即，没有温度补偿)和对应于在开关点Hs处由磁传感器输出的模拟信号的参考数字测量值Nstable(即，温度无关)之间的差异来提供校正的值Ncorrected[counts]。
上述的温度分布估计和相应的温度补偿也可以用于补偿磁感测装置10的自加热效应。例如，当其上安装有磁传感器的印刷电路板通电时，磁感测装置10的CPU 1170可能引起电路板温度的升高，这将影响周围的(一个或多个)磁传感器1110中的温度。因此，本发明的温度补偿方法还允许补偿与由磁感测装置10的内部操作引起的磁传感器的温度升高相关的影响。
工业适用性
本发明可以在广泛的技术领域中在用于测量绝对位置或位移的磁感测装置中实现，例如汽车工业，农业机器(例如，在割草机的位置监测中)、施工机械(例如，检测挖掘机臂的位置)、以及医疗应用(例如医院病床的定位，或杵在注射泵中的定位)。
尽管在上述配置中，磁传感器组被描述为包括十六个磁传感器S1至S16，但是传感器的数量不限于16，并且该组可以包括两个或更多个传感器，这取决于特定应用的要求，例如感测(测量)路径的总长度，位置测量的分辨率，等等。此外，取决于具体的应用，多个传感器可以沿着测量路径均匀地间隔开，或者以不均匀的方式间隔开。此外，如上所述，磁传感器阵列不限于磁传感器的线性链，如在所示实施例中的那样，并且可以采用其他配置。例如，磁传感器可以沿着弯曲路径布置以遵循磁致动器的曲线运动。
此外，尽管上述示例性实施例的某些特征是使用诸如“上”和“下”的相对术语来描述的，但是这些术语仅被使用以便于描述相应的特征以及它们相对于磁感测装置的相对定向，并且不应将其解释为将要求保护的发明或其任何部件限制于特定的空间取向。
附图标记
10 磁场感测装置
12 磁致动器
14 引导件
14A，14B 引导件上的下部位置和上部位置
16 磁场产生装置
18 传感器阵列
S1-Sn 阵列的传感器
20 感测路径
26 电线引导件
28 电连接器
30 液体表面
90 图表
92 实线曲线
94 虚线曲线
100 图表
110 实线曲线
120 虚线曲线
1110 磁传感器
1115 感测信号Vout
1120 多路复用器
1125 多路复用器输出信号VMUX
1130 测量系统
1140 运算放大器
1145 运算放大器输出信号VAOP
1150 分压器
1155 分压器输出信号Vsensor
1160 模数转换器
1165 数字信号N[count]
1170 信号处理单元CPU

Claims (13)

1.一种温度补偿方法，用于补偿温度对一组磁传感器(S1-Sn)的影响，该组磁传感器配置为感测能够沿着感测路径(20)移动的磁致动器(12)并提供感测信号，所述感测信号指示所述磁致动器(12)相对于所述感测路径的位置和/或位移，所述方法包括：
从该组磁传感器(S1-Sn)中选择一个或多个磁传感器以用作温度传感器(S1-Sn)；
基于由所选择的一个或多个磁传感器输出的感测信号，来估计所述感测路径(20)的至少一部分上的温度分布；以及
使用所估计的温度分布补偿温度对由该组磁传感器(S1-Sn)中的一个或多个磁传感器输出的感测信号的影响；
其中估计所述温度分布包括：
对于所选择的磁传感器中的至少一个所选择的磁传感器，基于相应的感测信号的幅度以及所述磁传感器的偏移幅度和温度之间的特性相关性来计算所选择的磁传感器的温度；以及
对于未选择的磁传感器中的至少一个，通过插值和/或外推针对所述至少一个所选择的磁传感器计算的温度来估计相应的磁传感器的温度。
2.如权利要求1所述的温度补偿方法，其中
选择所述一个或多个磁传感器包括应用滤波函数，所述滤波函数适于选择在所述磁致动器(12)相对于所述感测路径的当前位置处基本上不被由所述磁致动器产生的磁场致动的磁传感器，并且
该组磁传感器(S1-Sn)包括单个磁传感器或沿着所述感测路径分布的多个磁传感器(S1-Sn)。
3.如权利要求2所述的温度补偿方法，其中所述滤波函数包括评估由该组磁传感器(S1-Sn)输出的感测信号的幅度，并且选择对应于其幅度在预定幅度范围内变化的感测信号的磁传感器。
4.如权利要求1所述的温度补偿方法，其中估计所述感测路径(20)的至少一部分上的温度分布还包括：
使用来自位于预定位置处的至少一个专用温度测量装置的温度测量来调整所估计的温度，所述温度测量用作用于调整所估计的温度分布的参考温度。
5.如权利要求1所述的温度补偿方法，其中
所述特性相关性使得温度相对于参考温度的变化引起所述偏移幅度的按比例变化，并且
使用相应的感测信号的幅度和所述参考温度的值、所述偏移幅度的参考值、以及所选择的磁传感器的偏移温度系数特性，来确定所述至少一个所选择的磁传感器的温度。
6.如权利要求1至4中任一项所述的温度补偿方法，其中补偿温度对由该组磁传感器(S1-Sn)输出的感测信号的影响包括：
使用所估计的温度分布和由输出感测信号遵循的温度定律，来确定该组磁传感器(S1-Sn)中的每一个的输出感测信号的温度补偿幅度；或
通过使用所估计的温度分布来确定对应于存储在查找表中的感测值的温度补偿值，其中，对于在那里已经获取了感测信号的所述磁致动器(12)的位置，所述查找表将感测值分配到该组磁传感器(S1-Sn)中的每一个；
其中所述磁致动器(12)的位置或位移是基于温度补偿值与温度定律的比较，或者与先前针对所述磁致动器的已知参考位置获取的所述感测信号的参考值的存储的分布曲线的比较来确定。
7.一种用于检测磁致动器(12)的位置和/或位移的磁场感测设备，包括：
沿着感测路径(20)布置的一组磁传感器(S1-Sn)，每个磁传感器适于感测由所述磁致动器(12)产生的磁场并输出指示所述磁致动器(12)相对于所述感测路径(20)的位置和/或位移的感测信号；以及
信号处理器件(1170)，其适于执行所述感测信号的信号处理，以确定所述磁致动器的位置和/或位移，所述信号处理包括：
从该组磁传感器(S1-Sn)中选择一个或多个磁传感器以用作温度传感器；
基于由所选择的一个或多个磁传感器输出的感测信号，来估计所述感测路径(20)的至少一部分上的温度分布；以及
使用所估计的温度分布补偿温度对由该组磁传感器(S1-Sn)中的一个或多个磁传感器输出的感测信号的影响；
其中估计温度分布包括：
对于所选择的磁传感器中的至少一个所选择的磁传感器，基于相应的感测信号的幅度以及所述磁传感器的偏移幅度和温度之间的特性相关性来计算所选择的磁传感器的温度；以及
对于未选择的磁传感器中的至少一个，通过插值和/或外推针对所述至少一个所选择的磁传感器计算的温度来估计相应的磁传感器的温度。
8.如权利要求7所述的磁场感测设备，其中选择一个或多个磁传感器包括应用滤波函数，所述滤波函数适于选择在所述磁致动器(12)相对于所述感测路径的当前位置处基本上不被由所述磁致动器产生的磁场致动的磁传感器；和/或
其中该组磁传感器(S1-Sn)包括单个磁传感器或沿着所述感测路径分布的多个磁传感器(S1-Sn)；和/或
其中所述磁场感测设备还包括位于预定位置处的专用温度测量装置，且所述专用温度测量装置配置为提供温度测量，以用作用于调整所估计的温度分布的参考温度。
9.如权利要求8所述的磁场感测设备，其中所述滤波函数包括评估由该组磁传感器(S1-Sn)输出的感测信号的幅度，并且选择对应于其幅度在预定范围内变化的感测信号的磁传感器。
10.如权利要求7所述的磁场感测设备，其中所述磁传感器是磁弱场传感器，所述磁弱场传感器表现出的温度和偏移幅度之间的特性相关性使得温度相对于参考温度的变化引起所述偏移幅度的按比例变化，
使用相应的感测信号的幅度和所述参考温度的值、所述偏移幅度的参考值、以及所选择的磁传感器的偏移温度系数特性，来确定所述至少一个所选择的磁传感器的温度。
11.如权利要求7至9中任一项所述的磁场感测设备，其中补偿温度对由该组磁传感器(S1-Sn)输出的感测信号的影响包括：
使用所估计的温度分布和由输出感测信号遵循的温度定律，来确定该组磁传感器(S1-Sn)中的每一个的输出感测信号的温度补偿幅度；或
通过使用所估计的温度分布来确定存储在查找表中的感测值的温度补偿值，对于在那里已经获取了感测信号的所述磁致动器(12)的位置，所述查找表将感测值分配到该组磁传感器(S1-Sn)中的每一个；
其中所述磁致动器(12)的位置或位移是基于所述温度补偿值与温度定律的比较，或者与先前针对所述磁致动器的已知参考位置获取的所述感测信号的参考值的存储的分布曲线的比较来确定。
12.如权利要求7至9中任一项所述的磁场感测设备，其中
所述磁场感测装置配置为执行对包含在流体容器中的流体的液位的测量，并且
所述磁致动器(12)包括适于漂浮在流体表面的漂浮体。
13.一种计算机可读介质，包括能够由处理器执行的指令，以执行如权利要求1至6中任一项所述的温度补偿方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9823092B2 (en) 2014-10-31 2017-11-21 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor providing a movement detector
US10823586B2 (en) * 2018-12-26 2020-11-03 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having unequally spaced magnetic field sensing elements
US11346903B2 (en) * 2019-06-03 2022-05-31 Lexmark International, Inc. Sensor array for reading a magnetic PUF
BR102019012761A2 (pt) * 2019-06-19 2020-12-29 Indeba Indústria E Comércio Ltda sistema de medição de nível baseado em uma coluna de sensores de efeito hall com calibração automática
CN110221232A (zh) * 2019-07-01 2019-09-10 中国人民解放军陆军工程大学 叠堆式超磁致伸缩致动器特性测试系统
MX2022002752A (es) * 2019-09-06 2022-03-25 Lexmark Int Inc Una matriz de sensores para leer una funcion fisica inclonable (puf) magnetica.
US11280637B2 (en) 2019-11-14 2022-03-22 Allegro Microsystems, Llc High performance magnetic angle sensor
US11237020B2 (en) 2019-11-14 2022-02-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having two rows of magnetic field sensing elements for measuring an angle of rotation of a magnet
KR102109940B1 (ko) * 2019-12-04 2020-05-12 주식회사 썬에이치에스티 자기 공명 방식을 이용한 산업용 무선 충전 시스템
CN111273368B (zh) * 2020-01-21 2022-12-20 Oppo广东移动通信有限公司 地磁传感器电路、电路板及电子设备
US11719772B2 (en) 2020-04-01 2023-08-08 Analog Devices International Unlimited Company AMR (XMR) sensor with increased linear range
DE102020127455A1 (de) * 2020-10-19 2022-04-21 Tdk Corporation Verfahren und Vorrichtung zur Kompensation von Temperaturgradienteneffekten
DE102020215043A1 (de) 2020-11-30 2022-06-02 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Kompensieren eines Einflusses einer magnetischen Störquelle auf eine Messung eines Magnetfeldsensors in einem Gerät und ein Gerät
EP4009004A1 (en) * 2020-12-02 2022-06-08 TE Connectivity Sensors Germany GmbH Eddy current sensor device for measuring a linear displacement

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5050430A (en) * 1990-06-19 1991-09-24 Magnetek Controls Magnetostrictive linear position detector with temperature sensors
CN101416040A (zh) * 2006-03-30 2009-04-22 皇家飞利浦电子股份有限公司 作为温度传感器的磁阻传感器
CN106248167A (zh) * 2016-07-13 2016-12-21 宁波中车时代电气设备有限公司 液位测量装置及利用该测量装置的测试方法
CN106662480A (zh) * 2014-05-02 2017-05-10 泰连感应德国有限公司 用于测量容器内液体水平的测量装置和方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4318038A (en) * 1978-11-15 1982-03-02 Nippon Electric Co., Ltd. Moving-coil linear motor
JPS57189011A (en) * 1981-05-15 1982-11-20 Fuji Heavy Ind Ltd Position detecting mechanism
DE3208785A1 (de) * 1982-03-11 1983-09-22 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Lagesensor
JPS61281902A (ja) * 1985-06-07 1986-12-12 Toshiba Mach Co Ltd 絶対位置検出装置
JP2554465B2 (ja) * 1985-08-09 1996-11-13 株式会社 エスジー アブソリユ−ト位置検出装置
US4839590A (en) * 1987-09-24 1989-06-13 Magnetek Controls Piezoelectric actuator for magnetostrictive linear displacement measuring device
US4943773A (en) * 1987-09-24 1990-07-24 Magnetek Controls Magnetostrictive linear displacement transducer having preselected zero crossing detector
US5010262A (en) * 1988-07-20 1991-04-23 Shinko Electric Company Ltd. Strong magnetic thrust force type actuator
US4939457A (en) * 1989-05-03 1990-07-03 Mts Systems Corporation Flexible tube sonic waveguide for determining liquid level
US5072179A (en) * 1990-06-12 1991-12-10 At&T Bell Laboratories High resolution one and two dimensional position indicating apparatus with plural windings having a common connection and separately energized by signals of different phase
EP0555961B1 (en) * 1992-02-13 1997-07-16 Japan Servo Co. Ltd. Absolute encoder
EP0590222A1 (en) * 1992-09-30 1994-04-06 STMicroelectronics S.r.l. Magnetic position sensor
US5535625A (en) * 1994-03-14 1996-07-16 Magnetek, Inc. Integrated liquid level and auxiliary sensor system and method
JP2545740B2 (ja) * 1994-03-18 1996-10-23 工業技術院長 温度センサ
US6104231A (en) * 1994-07-19 2000-08-15 Honeywell International Inc. Temperature compensation circuit for a hall effect element
US5680041A (en) * 1996-03-12 1997-10-21 Patriot Sensors And Controls Corporation Magnetostrictive position measurement apparatus with anti-reflection waveguide terminals
DE19652562C2 (de) * 1996-12-17 1999-07-22 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Positionsmeßeinrichtung
US5929631A (en) * 1997-07-02 1999-07-27 Ford Global Technologies, Inc. Method of position sensing utilizing giant magneto resistance elements and solid state switch array
US5998991A (en) * 1997-11-10 1999-12-07 Patriot Sensors And Controls Pickupless magnetostrictive position measurement apparatus
US6476602B1 (en) * 2000-02-16 2002-11-05 Seagate Technology Llc Temperature compensated hall sensor for testing magnetic recording heads
DE10145657C1 (de) * 2001-03-10 2002-10-10 Automation Hans Nix Gmbh & Co Verfahren zur Eliminierung von Fehlereinflüssen bei dem Einsatz von Magnetfeld-Sensoren zur Schichtdickenmessung
US6937033B2 (en) * 2001-06-27 2005-08-30 Immersion Corporation Position sensor with resistive element
US7394244B2 (en) 2003-10-22 2008-07-01 Parker-Hannifan Corporation Through-wall position sensor
JP2006047004A (ja) * 2004-08-02 2006-02-16 Denso Corp 温度センサおよび磁気抵抗素子を用いたセンサ
KR101660894B1 (ko) * 2007-06-27 2016-10-10 브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드 다차원 위치 센서
US7971487B2 (en) * 2008-05-02 2011-07-05 Carlen Controls, Inc. Linear position transducer with wireless read head
DE102010025170B4 (de) 2010-06-25 2013-02-28 Meas Deutschland Gmbh Vorrichtung zum Erzeugen eines Sensorsignals und Verfahren zur Bestimmung der Position eines Gebers
US8350563B2 (en) * 2010-10-12 2013-01-08 Allegro Microsystems, Inc. Magnetic field sensor and method used in a magnetic field sensor that adjusts a sensitivity and/or an offset over temperature
JP6226629B2 (ja) * 2013-08-09 2017-11-08 株式会社東芝 磁気検出装置及び紙葉類処理装置
JP6316636B2 (ja) * 2014-03-31 2018-04-25 アズビル株式会社 角度センサの温度補償装置
US10041810B2 (en) * 2016-06-08 2018-08-07 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors that act as movement detectors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5050430A (en) * 1990-06-19 1991-09-24 Magnetek Controls Magnetostrictive linear position detector with temperature sensors
CN101416040A (zh) * 2006-03-30 2009-04-22 皇家飞利浦电子股份有限公司 作为温度传感器的磁阻传感器
CN106662480A (zh) * 2014-05-02 2017-05-10 泰连感应德国有限公司 用于测量容器内液体水平的测量装置和方法
CN106248167A (zh) * 2016-07-13 2016-12-21 宁波中车时代电气设备有限公司 液位测量装置及利用该测量装置的测试方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Remotely Interrogated Temperature Sensors Based on Magnetic Materials;Fletcher,R.R.AND Gershenfeld,N.A.;《IEEE Transactions on Magnetics》;20000930;第1卷;第2794-2795页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108981756A (zh) 2018-12-11
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