CN111197995A - 进行部件兼容性测试的接近度感测系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“进行部件兼容性测试的接近度感测系统”。本文讨论了自检接近度测试系统及对应方法，并且所述自检接近度测试系统及对应方法可以包括经由电缆进行电通信的接近度探针和控制器。自检子系统可以与所述控制器进行通信并且被配置为确定与控制器组装在一起的接近度探针和电缆是否兼容。所述自检子系统可以将已知阻抗放置成与所述控制器进行电通信，从而修改由所述控制器输出的接近度信号。当修改后接近度信号与预测接近度信号相差大于或等于阈值量时，所述自检子系统可以输出第一指示，指示不兼容的接近度探针和电缆与控制器组装在一起。当所述修改后接近度信号与所述预测接近度信号相差小于所述阈值量时，所述自检子系统可以输出第二指示，指示兼容的接近度探针和电缆与控制器组装在一起。

Description

进行部件兼容性测试的接近度感测系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年11月16日提交的标题为“进行部件兼容性测试的接近度感测系统”的美国临时专利申请号62/768,290的优先权，所述美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
在一些情况下，接近度传感器是可以用于获取接近度测量值的一种类型的传感器。接近度测量值可以用于多种感测应用中，所述多种感测应用包括检测在限定空间内是否存在目标(接近度)和测量目标的移动(例如，位移)。这些测量值单独地或与其他测量值组合可以用于目标的反馈控制、包含目标的机器的保护监视和/或包含目标的机器的状态监视。
接近度传感器有很多类型，并且每种类型都可以适合于特定应用和环境。电感式接近度传感器(也被称为涡流接近度传感器)是可以适合与铁磁目标一起使用的一种类型的接近度传感器。通常，感应式接近度传感器可以包括产生振荡磁场的接近度探针和通过电缆连接到接近度探针的控制器。当目标的一部分扰动该磁场时，控制器输出接近度测量值。电感式接近度传感器是非接触式的，并且可以坚固耐用以便在很宽的温度范围内操作。此外，电感式接近度传感器可以通过介入非金属材料(诸如塑料和不透明流体)获取目标的接近度测量值，并且可以用于优于其他类型的非接触式接近度传感器(诸如基于光学和声学的装置)的环境中。因此，电感式接近度传感器可以在诸如食品和饮料、化学加工、油气回收/运输、制药和制造等一系列行业中找到广泛用途。
发明内容
感应式接近度传感器的控制器可以采用校准(也被称为比例因子)来产生接近度测量值。可以针对与具有选定特性(例如，材料、尺寸等)的预定接近度探针和预定电缆(例如，具有选定长度)进行电通信的控制器执行校准。当与控制器电连接时，接近度探针和电缆形成具有电性质(诸如电感、电容和阻抗)的谐振电路。
不同的接近度探针和电缆的电性质可能会有所不同。作为示例，接近度探针的电感可以随着直径而变化，而电缆的电容可以随着长度而变化。为了使接近度传感器输出准确的接近度测量值，控制器应与已经针对它进行校准的预定接近度探针和电缆组装在一起。
然而，在一些情况下，可能难以进行这种匹配。作为示例，接近度探针、电缆和控制器可以彼此脱离并且在不使用时单独存放。随后，操作员可以在现场将接近度探针、电缆和控制器组装成接近度传感器。如果接近度探针、电缆和控制器中的一者或多者未加标签，则操作员可能会错误地组装接近度传感器，从而将控制器与接近度探针和/或电缆连接，这与在校准时一起使用不同。
通常，提供用于包括自检能力以确保兼容(已校准)部件的组装的接近度传感器的系统及方法。
在一个实施例中，提供了一种接近度感测系统，并且所述接近度感测系统可以包括接近度探针、控制器和自检子系统。接近度探针可以被配置为响应于经由电缆接收到振荡电流而产生振荡磁场。接近度探针和电缆可以形成电容C1与电感L1并联的谐振电路。谐振电路可以具有作为C1和L1的函数的阻抗Z1。所述控制器可以经由所述电缆与所述谐振电路进行电通信，并且它可以被配置为输出基于所述阻抗Z1的测量变化的初始接近度信号，所述测量变化由相对于所述接近度探针位于测试位置处的铁磁目标对产生的磁场的扰动所导致。所述自检子系统可以被配置为接收所述初始接近度信号。所述自检子系统还可以被配置为将预定自检阻抗Z2放置成与所述谐振电路并联。所述自检子系统可以另外被配置为接收响应于所述自检阻抗Z2放置成与所述谐振电路并联以及所述目标放置在所述测试位置处而由所述控制器输出的与所述初始接近度信号不同的修改后接近度信号。所述自检子系统还可以被配置为接收参考接近度信号，所述参考接近度信号表示在所述目标位于所述测试位置处时由与预定电缆和预定接近度探针进行通信的所述控制器输出的所述修改后接近度信号。所述自检子系统还可以被配置为确定所述参考接近度信号与所述修改后接近度信号之间的差异。所述自检子系统还可以被配置为在测量到所述差异大于或等于阈值量之后，输出不兼容信号。
在另一个实施例中，所述阈值量可以是所述参考接近度信号的值的约5％。
在另一个实施例中，所述自检子系统可以被配置为在测量到所述差异小于所述阈值量之后输出与所述不兼容信号不同的兼容信号。
在另一个实施例中，所述测试位置可以是将所述接近度探针的感测表面与所述目标分开的预定间隙G。
所述初始接近度信号和所述修改后接近度信号的实施例可以具有多种配置。在一方面，所述初始接近度信号可以包括电压，所述电压随着将所述接近度探针的感测表面与所述目标分开的间隙G而近似线性地变化。在另一方面，所述初始接近度信号可以是第一预定电压值。在又一方面，所述修改后接近度信号可以是电压，所述电压与基于所述自检阻抗Z2的所述初始接近度信号的所述电压不同。
在另一个实施例中，所述修改后接近度信号可以是第二预定电压值。
在另一个实施例中，所述自检子系统还可以包括开关系统。所述开关系统可以被配置为在第一时间段期间禁止所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信，其中所述控制器在所述第一时间段期间输出所述初始接近度信号。所述开关系统还可以被配置为在与所述第一时间段不同的第二时间段期间允许所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信，其中所述控制器在所述第二时间段期间输出所述修改后接近度信号。
在另一个实施例中，所述开关系统可以包括计时器和开关。所述开关可以与所述计时器、所述控制器和所述自检阻抗Z2进行电通信。所述计时器可以被配置为测量所述第一时间段作为从所述接近度探针接收到所述振荡电流开始的持续时间。所述计时器也可以被配置为命令所述开关采用断开位置，所述断开位置在所述第一时间段期间禁止所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信。所述计时器还可以被配置为测量所述第二时间段作为从经过所述第一时间段开始的持续时间。所述计时器可以另外被配置为命令所述开关采用闭合位置，所述闭合位置在所述第二时间段期间允许所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信。
在另一个实施例中，所述开关系统可以被配置为在紧接在所述第二时间段之后的第三时间段期间禁止所述控制器与所述自检子系统之间进行电通信。所述控制器可以在所述第三时间段期间输出所述初始接近度信号。
在另一个实施例中，所述自检阻抗Z2可以包括预定电感的电感器和预定电容的电容器。
在一个实施例中，提供了一种方法。所述方法可以包括响应于经由电缆接收到振荡电流而由接近度探针产生振荡磁场。所述接近度探针和所述电缆可以形成具有电容C1、电感L1以及作为C1和L1的函数的阻抗Z1的谐振电路。所述方法还可以包括由经由所述电缆与所述谐振电路进行电通信的控制器输出基于所述阻抗Z1的测量变化的初始接近度信号，所述测量变化由相对于所述接近度探针位于测试位置处的铁磁目标对产生的磁场的扰动所导致。所述方法可以另外包括由自检子系统将预定自检阻抗Z2放置成与所述谐振电路并联。所述方法还可以包括响应于在所述目标位于所述测试位置处时将所述自检阻抗Z2放置成与所述谐振电路并联而由所述自检子系统从所述控制器接收与所述初始接近度信号不同的修改后接近度信号。所述方法可以另外包括由所述自检子系统接收参考接近度信号，所述参考接近度信号表示在所述目标位于所述测试位置处时由与预定电缆和预定接近度探针进行通信的所述控制器输出的所述修改后接近度信号。所述方法还可以包括测量所述参考接近度信号与所述修改后接近度信号之间的差异。所述方法可以另外包括由所述自检子系统在测量到所述差异大于或等于阈值量之后输出不兼容信号。
在另一个实施例中，所述阈值量可以是所述参考接近度信号的值的约5％。
在另一个实施例中，所述方法还可以包括当所述修改后接近度信号与所述参考接近度信号相差小于所述阈值量时由所述自检子系统输出与所述不兼容信号不同的兼容信号。
所述初始接近度信号和所述修改后接近度信号的实施例可以具有多种配置。在一方面，所述初始接近度信号可以包括电压，所述电压随着将接近度探针的感测表面与所述目标分开的距离而近似线性地变化。在另一方面，所述初始接近度信号可以是第一预定电压值。在又一方面，所述修改后接近度信号可以是电压，所述电压与基于所述自检电感Z2的所述初始接近度信号的所述电压不同。
在另一个实施例中，所述方法可以包括由所述自检子系统在所述第一时间段期间禁止所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信，其中所述控制器在所述第一时间段期间输出所述初始接近度信号。所述方法还可以包括由所述自检子系统在与所述第一时间段不同的第二时间段期间允许所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信，其中所述控制器在所述第二时间段期间输出所述修改后接近度信号。
在另一个实施例中，所述方法可以包括由计时器测量所述第一时间段作为从所述接近度探针接收到所述振荡电流开始的持续时间。所述方法还可以包括响应于所述计时器接收到第一命令而由开关在所述第一时间段期间采用断开位置，所述开关的所述断开位置禁止所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信。所述方法还可以包括由所述计时器测量所述第二时间段作为从经过所述第一时间段开始的持续时间。所述方法可以另外包括响应于所述计时器接收到第二命令而由所述开关在第二时间段期间采用闭合位置，所述开关的所述闭合位置允许所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信。
在另一个实施例中，所述方法可以包括响应于所述计时器接收到第三命令而由所述开关在第三时间段期间采用所述断开位置，所述第三时间段紧接在所述第二时间段之后发生。
在另一个实施例中，所述自检阻抗Z2可以包括预定电感的电感器和预定电容的电容器。
附图说明
根据下面结合附图进行的详细描述，可以更容易理解这些和其他特征，在附图中：
图1是示出操作环境的一个示例性实施例的示图，所述操作环境包括自检接近度传感器系统，所述自检接近度传感器系统包括经由传感器电缆与包括自检子系统的控制器进行通信的接近度探针；
图2是图1的自检接近度传感器的一个示例性实施例的侧视截面图；
图3是表示图1的自检接近度感测系统的电路图的一个示例性实施例的示意图；
图4A是示出在激活和不激活自检子系统的情况下控制器在耦合到兼容的传感器电缆和接近度探针时的输出的曲线图；
图4B是示出在激活和不激活自检子系统的情况下控制器在耦合到兼容的传感器电缆和接近度探针时的输出的曲线图；并且
图5是示出用于测试传感器电缆和接近度探针与控制器的兼容性的方法的示例性实施例的流程图。
应注意，附图不一定按比例绘制。附图仅旨在描绘本文公开的主题的典型方面，且因此不视作限制本公开的范围。所属领域技术人员将理解，本文具体描述并在附图中示出的系统、装置及方法是非限制性示例性实施例，并且本公开的范围仅由权利要求限定。
具体实施方式
电感式接近度传感器是采用磁场获取接近度测量值的一种类型的传感器。接近度测量值可以提供关于目标物体是否存在和/或将接近度传感器与目标物体分开的距离的信息。作为示例，感应式接近度传感器可以包括：接近度探针，其产生磁场；控制器，其输出基于由与目标物体相互作用所导致的磁场变化的接近度测量值；以及电缆，其将接近度探针和控制器电连接。由控制器输出的接近度测量值可以由制造者基于接近度探针和电缆的特定组合(被称为兼容组合)进行校准以确保准确性。然而，可以将接近度传感器与接近度探针和/或电缆组装在一起，所述接近度探针和/或电缆不同于兼容组合，并且它们未经校准与控制器结合使用(被称为不兼容组合)。使用接近度探针和电缆的不兼容组合可能会导致控制器输出错误的接近度测量值。
因此，下面讨论改进的接近控制器，所述接近控制器包括自检子系统，所述自检子系统被配置为确定与控制器组装在一起的接近度探针和电缆的组合与控制器是否兼容。作为示例，自检子系统可以被配置为修改由控制器输出的初始接近度测量值。当将接近度探针和电缆的兼容组合连接到控制器时，可以从理论上或实验上确定修改后接近度测量值(被称为参考接近度信号)。当操作员在现场组装接近度传感器时，可以将修改后接近度信号与参考接近度信号进行比较。当参考接近度信号和修改后接近度信号彼此相对接近(例如，小于阈值量)时，可以确定接近度探针和电缆组合与控制器兼容，并且控制器可以输出兼容指示(例如，绿灯)。当参考接近度信号和修改后接近度信号彼此相对远离(例如，大于阈值量)时，可以确定接近度探针和电缆组合与控制器不兼容，并且控制器可以输出不兼容指示(例如，红灯)。通过这种方式，可以将接近度探针和电缆与控制器组装在一起的兼容性或不兼容性告知操作员，从而确保获取准确的接近度测量值。
本文讨论了用于测试接近度感测系统的部件的兼容性的感测系统及对应方法的实施例。然而，本公开的实施例可以不受限制地用于测试其他电子部件的兼容性。
图1示出了包括自检接近度传感器102和目标104的操作环境100的一个示例性实施例。自检接近度传感器102可以是包括涡流接近度探针106、控制器110和自检子系统112的涡流接近度传感器。可以将接近度探针106和控制器110放置成经由电缆114进行电通信。控制器110可以被配置为产生振荡电流并且经由电缆114将振荡电流传输到接近度探针106。响应于接收到振荡电流，接近度探针106可以产生振荡磁场116。
在使用中，可以将接近度探针106定位在目标104附近以获取接近度测量值。当目标104穿过所产生的磁场116时，由电缆114和接近度探针106形成的谐振电路的电性质可以随着将接近度探针106(例如，面向远端的表面106d)与目标104之间分开的间隙G而变化。这种变化可以由控制器110检测到(例如，作为谐振电路的阻抗的变化)，并且使用预定校准，控制器110可以产生接近度信号110s。作为示例，接近度信号110s可以是与间隙G成反比的电压，所述电压随着间隙G的减小而增大并且随着间隙G的增大而减小。
接近度测量的准确度可以依赖于自检接近度传感器102与和控制器110兼容的接近度探针106和电缆114的组装。通过在与预定接近度探针和电缆组装时(例如，由制造者或授权技术人员)校准控制器110，可以实现该准确度。因此，接近度探针106和电缆114的兼容组合包括预定接近度探针和电缆，并且可以导致间隙G的准确测量值。相反，接近度探针106和电缆114的不兼容组合不包括预定接近度探针和电缆中的至少一者，并且可能导致间隙G的不准确测量值。
自检子系统112可以被配置为确定与控制器110一起采用的接近度探针106和电缆114的组合是否兼容。如下面更详细地讨论的，自检子系统112可以被配置为将预定自检阻抗选择性地放置成与由电缆114和接近度探针106形成的谐振电路进行通信，从而导致控制器110输出修改后接近度信号110s'。当接近度探针106位于预定测试位置处时，修改后接近度信号110s'可以采用已知值，在本文被称为参考接近度信号。在接近度探针106和电缆114与控制器110兼容的情况下，当接近度探针106位于测试位置处时，修改后接近度信号110s'大约等于参考接近度信号。相反，在接近度探针106和电缆114中的至少一者与控制器110不兼容的情况下，当接近度探针106位于测试位置处时，修改后接近度信号110s'可以与参考接近度信号明显不同。
自检子系统112可以被配置为将修改后接近度信号110s'与参考接近度信号进行比较，并且基于该比较而输出至少一个通知信号。作为示例，当修改后接近度信号110s'与参考接近度信号之间的差异的幅值大于或等于阈值量时，自检子系统112可以输出不兼容信号112s，所述不兼容信号包括表示接近度探针106和电缆114中的至少一者与控制器110不兼容的数据。当修改后接近度信号110s'与参考接近度信号之间的差异的幅值小于阈值量时，自检子系统112可以输出兼容信号112s'，所述兼容信号包括表示接近度探针106和电缆114与控制器110兼容的数据。
在某些实施例中，不兼容信号112s和兼容性信号112s'可以被传输到监视装置120以通告操作员。作为示例，监视装置120可以被配置为提供与不兼容信号112s和兼容性信号112s'相对应的指示(例如，文本、视觉可感知信号和/或听觉可感知信号)。监视装置可以并入到控制器或独立装置中。
图2是自检接近度传感器102的一个示例性实施例的侧视截面图，示出了经由电缆114与控制器110进行电通信的接近度探针106。接近度探针106可以包括壳体202，所述壳体包含接近度线圈204(例如，导电线)。如图2中所示，当将接近度探针106被放置成经由电缆114与控制器110进行电通信时，可以将接近度线圈204放置成与控制器110的激励源ES 210进行电通信。
在如所示的某些实施例中，接近度线圈204可以是不缠绕在铁磁芯体上的空心线圈。在未示出的备选实施例中，接近度线圈可以是缠绕在铁磁芯体上的闭心式线圈。铁磁芯体可以由诸如铁氧体的任何铁磁材料形成。
电源212(例如，电源插座、发电机、电池等)可以向控制器110和激励源ES 210提供电力。激励源ES 210可以被配置为产生振荡电流214并将其传输到接近度线圈204。控制器110可以被配置为控制振荡电流214的特性(例如，频率、振幅等)。控制器110可以是采用通用或专用处理器(例如，第一处理器216)的任何计算装置。在任一情况下，控制器110还可以包括第一存储器220以用于存储与振荡电流214的特性有关的指令。第一存储器220还可以包括用于采用自检子系统112与控制器的组合以确定接近度探针106和电缆114是否与控制器110兼容的指令和/或算法。第一处理器216可以包括一个或多个处理装置，并且第一存储器220可以包括一个或多个有形的、非暂时性机器可读介质，所述机器可读介质共同存储可由第一处理器216执行以执行本文所述的方法和控制动作的指令。可以使用模拟电子电路、数字电子电路及其组合来实施控制器110的实施例。
图3是示出表示自检接近度传感器102的电路300的一个示例性实施例的示图。如所示，接近度线圈204可以被表示为电感器L1，并且电缆114可以被表示为电容器C1，其与电感器L1的并联。电感器L1和电容器C1的组合可以形成谐振电路302，也被称为储能电路。谐振电路302也可以具有阻抗Z1，所述阻抗是L1与C1的并联的函数。接近度线圈204可以被配置为响应于接收到振荡电流214而产生振荡磁场116，从而致使磁通量渗透目标104。目标104可以是由铁磁材料形成的任何结构(例如，机器部件或装备，诸如轴)。铁磁材料的示例可以包括铁、钢、钴及其合金。
产生的磁场116可以在目标104的表面上感应出涡流(未示出)。这些涡流可以在与接近度线圈204相反的方向上循环，从而减小了接近度线圈204中的磁通量，由此减小了其有效电感。涡流还可以耗散能量，从而增大接近度线圈204的电阻。目标104的移动改变间隙G，从而改变目标104与接近度线圈204之间的感应耦合。因此，当间隙G增大时，谐振电路302的阻抗Z1增大。相反，当间隙G减小时，谐振电路302的阻抗Z1降低。
控制器110可以包括被配置为检测谐振电路302的阻抗Z1的变化的电子部件，并且输出基于这些测量值的初始接近度信号110s。作为示例，控制器110可以包括检测器224，所述检测器与谐振电路302进行电通信并且被配置为执行一个或多个信号处理操作以产生初始接近度信号110s以供控制器110输出。检测器224可以是用于执行信号处理操作的电路、算法(例如，由第一存储器220保持并且由第一处理器216执行)及其组合的形式。在一方面，信号处理操作可以包括将阻抗Z1的测量变化转换为另一个电参数，诸如RF载波的振幅、相位或频率。在另一方面，信号处理操作可以包括解调、温度补偿、线性化、偏移和缩放中的一者或多者。所得初始接近度信号110s可以是与间隙G成线性比例的输出(例如，电流、电压等)。
初始接近度信号110s可以由控制器110以各种方式输出。在一方面，初始接近度信号110s可以输出到呈显示装置225的形式的监视装置120。作为示例，显示装置225可以将初始接近度信号110s显示为电压读数。在另一方面，初始接近度信号110s可以输出到数据存储装置以进行存储(例如，本地存储装置，诸如第一存储器220和/或远程存储装置)。初始接近度信号110s可以通过有线或无线连接输出。作为示例，诸如射频(RF)发射器的无线通信装置(未示出)可以与控制器110集成在一起以发射初始接近度信号110s。
对于不同的接近度感测应用，可能希望采用不同的接近度探针106和电缆114。在一方面，可以由接近度探针106准确测量的最大间隙G可以大约为接近度线圈204的直径的一半。因此，可以选择接近度探针106使得接近度线圈204的直径是要由接近度探针106测量的最大间隙G的尺寸的至少两倍(例如，三倍)。在另一方面，电缆114的长度可以由诸如接近度探针106相对于目标104和控制器110的放置的考虑来决定。因此，在现场，操作员可能希望将接近度探针106和电缆114与特定控制器110匹配，所述特定控制器针对选定的接近度探针106和电缆114的电特性进行了校准。
如图2至图3中所示，自检子系统112可以包括与谐振电路302、第二处理器228、第二存储器229、开关230和计时器232并联定位的预定自检阻抗226(在本文被称为Z2)。在某些实施例中，自检阻抗Z2可以是表现出已知电容的电容器和表现出已知电感(例如，仅虚构的)的电感器的组合。在未示出的其他实施例中，可以省略第二处理器和计时器中的一者或多者，并且它们相应的功能性可以由第一处理器执行。在附加实施例中，可以省略第一和第二存储器中的一者，并且其功能性可以由第二和第一存储器中的另一者来执行。
第二存储器229可以包括可由第二处理器228、开关230和计时器232执行以测试接近度探针106和电缆114并确定它们是否与控制器110兼容的指令和算法。
计时器232可以被配置为命令开关230在断开位置与闭合位置之间移动。在断开位置中，可以禁止自检阻抗Z2与控制器110之间进行电通信，并且控制器110可以输出初始接近度信号110s。在闭合位置中，可以允许自检阻抗Z2与控制器110之间进行电通信，并且控制器110可以输出修改后接近度信号110s'。
修改后接近度信号110s'可以与初始接近度信号110s不同。如上文所讨论的，初始接近度信号110s可以取决于谐振电路302的阻抗Z1。相反，修改后接近度信号110s'可以取决于阻抗Z1和自检阻抗Z2。当接近度探针106和电缆114与控制器110兼容并且接近度探针106相对于目标104位于测试位置处时，修改后接近度信号110s'可以大约等于参考接近度信号。也就是说，初始接近度信号110s与修改后接近度信号之间的差异的幅值可以小于阈值量)。值得注意的是，参考接近度信号可以根据对谐振电路302的电性质(例如，电感L1和电容C1)、目标104、间隙G(例如，测试位置)和产生的磁场116的了解来以经验和/或理论确定。
在使用中，操作员可以将接近度探针106以各种方式定位在测试位置处。在一方面，操作员可以反复移动接近度探针106并物理地测量间隙G以便实现测试位置。在另一方面，操作员可以调整接近度探针106相对于目标104的位置，使得初始接近度信号采用预定值。
图4A是当接近度探针106和电缆114与控制器110兼容时初始接近度信号110s和修改后接近度信号110s'作为间隙G的函数的曲线图。如所示，初始接近度信号110s的初始值400为-9V，并且测试位置402对应于预定间隙G 402(例如，大约100密耳)。此外，修改后接近度信号110s'采用大约-6.7V的修改值404，所述修改值大约等于参考接近度信号的参考值406。
图4B示出了当接近度探针106和/或电缆114与控制器110不兼容时初始接近度信号110s和修改后接近度信号110s'作为间隙G的函数的另一曲线图。
如上文所讨论的，在开关230断开时，可以将接近度探针106定位在测试位置处使得初始接近度信号110s的初始值400大约等于预定初始接近度信号(例如，大约为-9V)。然而，由于接近度探针106和/或电缆114与控制器不兼容，因此测试位置402不对应于约100密耳的预定间隙G。替代地，实现大约48密耳的错误间隙G。此外，当开关230随后闭合时，修改后接近度信号110s'的修改值404'不采用参考接近度信号的参考值406(例如，-6.7V)。替代地，如所示，修改值404'大约为-11V，与参考接近度信号明显不同。因此，自检子系统112(例如，第二处理器228)可以基于修改后接近度信号110s'的修改后值404与参考接近度信号的参考值406之间的差异来识别兼容和不兼容的接近度探针106和电缆114的组合的存在。
在一方面，自检子系统112(例如，第二存储器229)可以保持参考值406和预定阈值。作为示例，预定阈值可以具有从参考接近度信号的参考值406的约2％至约5％的范围中选择的幅值。自检子系统112(例如，第二处理器228)可以被配置为确定参考值406与修改后接近度信号110s'的修改值404'之间的差异。当该差异大于或等于预定阈值时，自检子系统112可以输出不兼容信号112s。相反，当该差异小于预定阈值时，自检子系统112可以输出兼容信号112s'。
自检子系统112可以被配置为向监视装置120输出不兼容信号112s和兼容性信号112s'，并且监视装置120可以被配置为通告不兼容信号112s和兼容性信号112s'。通告可以包括音频指示、视觉指示及其组合中的至少一者。作为示例，监视装置120可以在接收到不兼容信号112s时显示第一颜色(例如，红色)、第一图像、第一字母数字测试(例如，“不兼容”或“未通过”)、第一声音中的一者或多者。监视装置120可以在接收到不兼容信号112s时进一步显示第二颜色(例如，绿色)、第二图像、第二字母数字测试(例如，“兼容”或“通过”)和/或第二声音。在某些实施例中，监视装置120的功能性可以并入到显示装置225和/或自检子系统112中。
图5是示出用于测试接近度感测系统的部件的兼容性的方法500的一个示例性实施例的流程图。参考图1至图2的自检接近度传感器102和图3的电路300描述方法500。如所示，方法500包括操作502至514。可以理解，方法500可以包括比图5中所示的操作更多或更少的操作，并且可以与所示顺序不同的顺序执行操作。
在操作502中，产生振荡磁场116。接近度探针106可以响应于经由电缆114接收到振荡电流214而产生振荡磁场116。接近度探针106和电缆114可以形成具有电容C1和电感L1和电阻R1(它很小并且在大多数情况下可以忽略)的谐振电路302。R1(未示出)可以与L1串联并且产生阻抗Z1。
在操作504中，可以由控制器110输出初始接近度信号110s。控制器110可以经由电缆114与谐振电路302进行电通信。控制器110可以被配置为输出基于谐振电路302的阻抗Z1的测量变化的初始接近度信号110s，所述测量变化由相对于接近度探针106位于测试位置处的铁磁目标104对产生的磁场116的扰动所导致。初始接近度信号可以包括电压，所述电压随着将接近度探针106的远端表面106d和目标104分开的距离而近似线性地变化。
在操作506中，自检子系统112可以接收初始接近度信号并且随后将预定自检阻抗Z2放置成与谐振电路302进行电通信(例如，并联)。自检阻抗Z2可以包括预定电感的电感器和预定电容的电容器。
作为示例，自检子系统112可以被配置为在第一时间段期间禁止控制器110与自检阻抗Z2之间进行电通信。第一时间段可以是由计时器232从接近度探针106接收到振荡电流开始测量的持续时间。可以响应于从计时器232接收到命令而在第一时间段期间将自检子系统112的开关230置于断开位置，从而在第一时间段期间禁止控制器110与自检阻抗Z2之间进行电通信。控制器110可以在第一时间段期间输出接近度信号110s。
可以响应于从计时器232接收到命令而在第二时间段期间将自检子系统112的开关230置于闭合位置，以允许控制器110与自检阻抗Z2之间进行电通信。控制器110可以响应于控制器110与自检阻抗Z2之间进行电通信而在第二时间段期间输出修改后接近度信号110s'。第二时间段可以是计时器232从经过第一时间段开始测量的持续时间。修改后接近度信号可以是电压，所述电压与基于自检电感Z2的初始接近度信号110s的电压不同。
在操作510中，自检子系统112可以接收修改后接近度信号110s'。控制器110可以响应于在目标104位于测试位置处时将自检阻抗Z2放置成与谐振电路302并联而输出修改后接近度信号110s'。因此，修改后接近度信号110s'可以与初始接近度信号110s不同。在一方面，测试位置可以是将接近度探针106的远端表面106d与目标104分开的预定间隙G。在另一方面，测试位置可以是目标104的导致输出预定初始接近度信号的位置。。
在操作512中，自检子系统可以接收预定参考接近度信号。预定参考接近度信号可以表示在目标位于测试位置处时由与预定电缆和预定接近度探针(例如，兼容的电缆和接近度探针)进行通信的控制器输出的修改后接近度信号。
在操作514中，当修改后接近度信号110s'与预定参考信号之间的差异的幅值大于或等于阈值量时，自检子系统112可以输出不兼容信号112s。
相反，当修改后接近度信号110s'与预定参考信号之间的差异的幅值小于阈值量时，自检子系统112可以输出兼容信号112s'。
作为非限制性示例，本文描述的方法、系统和装置的示例性技术效果包括测试由接近度探针、电缆和控制器组装的接近度感测系统以确定接近度探针和电缆是否与控制器兼容。所述测试可以作为在接近度感测系统加电时执行的自检而进行。通过确保接近度探针和电缆与控制器兼容的兼容性，由于控制器与不兼容的接近度探针和/或电缆不匹配而导致机器离线的潜在脱机和/或误脱机。
可以在模拟电子电路、数字电子电路和/或计算机软件、固件或硬件(包括在本说明书中公开的结构装置及其等同结构)或者它们的组合中实施本文描述的主题。本文描述的主题可以被实施为一种或多种计算机程序产品，诸如有形地体现在信息载体(例如，机器可读存储装置)中或体现在传播信号中以供数据处理设备(例如，可编程处理器、计算机或多个计算机)执行或控制其操作的一种或多种计算机程序。计算机程序(也被称为程序、软件、软件应用程序或代码)可以任何形式的编程语言(包括编译语言或解译语言)编写，并且它可以任何形式(包括作为独立程序或作为模块、部件、子程序或适合于用于计算环境中的任何其他单元)进行部署。计算机程序不一定与文件相对应。程序可以存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中，存储在专用于正讨论的程序的单个文件中，或者存储在多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)中。计算机程序可以被部署为在一个计算机或多个计算机上执行，所述多个计算机位于一个站点处或跨多个站点分布并由通信网络互连。
在本说明书中描述的过程和逻辑流程(包括本文描述主题的方法步骤)可以由一个或多个可编程处理器执行，所述可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并产生输出来执行本文描述主题的功能。所述过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))执行，并且本文描述的主题的设备可以被实施为专用逻辑电路。
作为示例，适合于执行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器两者以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器装置。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储装置(例如，磁盘、磁光盘或光盘)，或者可操作地耦合以从一个或多个大容量存储装置接收数据或将数据传递到一个或多个大容量存储装置或这两者。适合于体现计算机程序指令和数据的信息载体包括所有形式的非易失性存储器，作为示例，包括半导体存储器装置(例如，EPROM、EEPROM和快闪存储器装置)；磁盘(例如，内置硬盘或可移除磁盘)；磁光盘；以及光盘(例如，CD和DVD光盘)。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或并入在其中。
为了提供与用户的交互，本文描述的主题可以在计算机以及用户可以借其向计算机提供输入的键盘和指向装置(例如，鼠标或轨迹球)上实施，所述计算机具有用于向用户显示信息的显示装置，例如，CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监视器的。其他种类的装置也可以用于提供与用户的交互。例如，提供到用户的反馈可以为任何形式的感觉反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈)，并且来自用户的输入可以按任何形式接收，包括声学、语音或触觉输入。
本文描述的技术可以使用一个或多个模块来实施。如本文所使用的，术语“模块”是指计算软件、固件、硬件和/或其各种组合。然而，至少不应将模块解释为未在硬件、固件上实施或未记录在非暂时性处理器可读可记录存储介质上的软件(即，模块不是软件本身)。实际上，“模块”将被解释为总是包括至少一些物理的、非暂时性硬件，诸如处理器或计算机的一部分。两个不同模块可以共享同一物理硬件(例如，两个不同模块可以使用同一处理器和网络接口)。本文描述的模块可以被组合、集成、分开和/或复制以支持各种应用。此外，作为在特定模块处执行的功能的替代或补充，在本文被描述为在所述特定模块处执行的功能可以在一个或多个其他模块处执行和/或由一个或多个其他装置执行。此外，可以跨本地或彼此远离的多个装置和/或其他部件来实施模块。另外，模块可以从一个装置移动并添加到另一个装置，和/或可以包括在两个装置中。
本文描述的主题可以在计算系统中实施，所述计算系统包括后端部件(例如，数据服务器)、中间件部件(例如，应用程序服务器)或前端部件(例如，具有图形用户界面或web浏览器的客户端计算机，用户可以通过所述图形用户界面或web浏览器与本文描述主题的实施方式进行交互)或此类后端、中间件和前端部件的任何组合。系统部件可以通过任何数字数据通信形式或介质(例如，通信网络)而互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)，例如因特网。
如遍及说明书和权利要求所使用的，可以应用近似语言修饰任何定量表达，所述定量表达可以允许在不改变其所涉及的基本功能的情况下发生改变。因此，由诸如“约”、“大约”和“基本上”的术语修饰的值不限于所规定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精确度。本文中以及遍及说明书和权利要求，除非上下文或语言另有指示，否则范围限制可以被组合和/或互换，此类范围被识别并且包括其中包含的所有子范围。
描述了某些示例性实施例以提供对本文公开的系统、装置和方法的结构、功能、制造和使用的原理的概述。附图中示出了这些实施例的一个或多个示例。结合一个示例性实施例所示或所述的特征可以与其他实施例的特征进行组合。此类修改和变化都意图包括在本发明的范围内。此外，在本公开中，实施例的相同名称的部件一般具有类似特征，且因此在特定实施例中，每个相同名称的部件的每个特征未必完全详细说明。
所属领域技术人员基于上述实施例将会明白本发明的其他特征和优点。因此，除了所附权利要求所指示的内容之外，本申请不限于已经特别示出并描述的内容。本文中引用的所有公布和参考文献都通过引用全部明确地并入本文。

Claims (22)

1.一种接近度感测系统，其包括：
接近度探针，其被配置为响应于经由电缆接收到振荡电流而产生振荡磁场，所述接近度探针和所述电缆形成电容C1与电感L1并联的谐振电路，其中所述谐振电路具有作为C1和L1的函数的阻抗Z1；
控制器，其经由所述电缆与所述谐振电路进行电通信并且被配置为输出基于所述阻抗Z1的测量变化的初始接近度信号，所述测量变化由相对于所述接近度探针位于测试位置处的铁磁目标对产生的磁场的扰动所导致；以及
自检子系统，其被配置为，
接收所述初始接近度信号，
将预定自检阻抗Z2放置成与所述谐振电路并联，
接收响应于所述自检阻抗Z2放置成与所述谐振电路并联以及所述目标放置在所述测试位置处而由所述控制器输出的与所述初始接近度信号不同的修改后接近度信号，
接收参考接近度信号，所述参考接近度信号表示在所述目标位于所述测试位置处时由与预定电缆和预定接近度探针进行通信的所述控制器输出的所述修改后接近度信号，
确定所述参考接近度信号与所述修改后接近度信号之间的差异；以及
在测量到所述差异大于或等于阈值量之后，输出不兼容信号。
2.如权利要求1所述的接近度感测系统，其中所述阈值量是所述参考接近度信号的值的约5％。
3.如权利要求1所述的接近度感测系统，其中所述自检子系统被配置为在测量到所述差异小于所述阈值量之后输出与所述不兼容信号不同的兼容信号。
4.如权利要求1所述的接近度感测系统，其中所述测试位置是将所述接近度探针的感测表面与所述目标分开的预定间隙G。
5.如权利要求1所述的接近度感测系统，其中所述初始接近度信号包括电压，所述电压随着将所述接近度探针的感测表面与所述目标分开的间隙G而近似线性地变化。
6.如权利要求5所述的接近度感测系统，其中所述初始接近度信号是第一预定电压值。
7.如权利要求6所述的接近度感测系统，其中所述修改后接近度信号是电压，所述电压与基于所述自检阻抗Z2的所述初始接近度信号的所述电压不同。
8.如权利要求1所述的接近度感测系统，其中所述修改后接近度信号是第二预定电压值。
9.如权利要求1所述的接近度感测系统，其中所述自检子系统还包括开关系统，所述开关系统被配置为：
在第一时间段期间禁止所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信，其中所述控制器在所述第一时间段期间输出所述初始接近度信号，以及
在与所述第一时间段不同的第二时间段期间允许所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信，其中所述控制器在所述第二时间段期间输出所述修改后接近度信号。
10.如权利要求9所述的接近度感测系统，其中所述开关系统包括：
计时器，以及
开关，其与所述计时器、所述控制器和所述自检阻抗Z2进行电通信；
其中所述计时器被配置为，
测量所述第一时间段作为从所述接近度探针接收到所述振荡电流开始的持续时间，
命令所述开关采用断开位置，所述断开位置在所述第一时间段期间禁止所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信，
测量所述第二时间段作为从经过所述第一时间段开始的持续时间，并且
命令所述开关采用闭合位置，所述闭合位置在所述第二时间段期间允许所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信。
11.如权利要求10所述的接近度感测系统，其中所述开关系统被配置为在紧接在所述第二时间段之后的第三时间段期间禁止所述控制器与所述自检子系统之间进行电通信，其中所述控制器在所述第三时间段期间输出所述初始接近度信号。
12.如权利要求1所述的接近度感测系统，其中所述自检阻抗Z2包括预定电感的电感器和预定电容的电容器。
13.一种方法，其包括：
响应于经由电缆接收到振荡电流而由接近度探针产生振荡磁场，其中所述接近度探针和所述电缆形成具有电容C1、电感L1以及作为C1和L1的函数的阻抗Z1的谐振电路；
由经由所述电缆与所述谐振电路进行电通信的控制器输出基于所述阻抗Z1的测量变化的初始接近度信号，所述测量变化由相对于所述接近度探针位于测试位置处的铁磁目标对产生的磁场的扰动所导致；
由自检子系统将预定自检阻抗Z2放置成与所述谐振电路并联；
响应于在所述目标位于所述测试位置处时将所述自检阻抗Z2放置成与所述谐振电路并联而由所述自检子系统从所述控制器接收与所述初始接近度信号不同的修改后接近度信号；
由所述自检子系统接收参考接近度信号，所述参考接近度信号表示在所述目标位于所述测试位置处时由与预定电缆和预定接近度探针进行通信的所述控制器输出的所述修改后接近度信号；以及
测量所述参考接近度信号与所述修改后接近度信号之间的差异；以及
由所述自检子系统在测量到所述差异大于或等于阈值量之后输出不兼容信号。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述阈值量是所述参考接近度信号的值的约5％。
15.如权利要求13所述的方法，其包括当所述修改后接近度信号与所述参考接近度信号相差小于所述阈值量时由所述自检子系统输出与所述不兼容信号不同的兼容信号。
16.如权利要求13所述的方法，其中所述初始接近度信号包括电压，所述电压随着将接近度探针的感测表面与所述目标分开的距离而近似线性地变化。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述初始接近度信号是第一预定电压值。
18.如权利要求17所述的谐振电路，其中所述修改后接近度信号是电压，所述电压与基于所述自检电感Z2的所述初始接近度信号的所述电压不同。
19.如权利要求12所述的方法，其包括：
由所述自检子系统在所述第一时间段期间禁止所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信，其中所述控制器在所述第一时间段期间输出所述初始接近度信号，以及
由所述自检子系统在与所述第一时间段不同的第二时间段期间允许所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信，其中所述控制器在所述第二时间段期间输出所述修改后接近度信号。
20.如权利要求19所述的方法，其包括：
由计时器测量所述第一时间段作为从所述接近度探针接收到所述振荡电流开始的持续时间；
响应于所述计时器接收到第一命令而由开关在所述第一时间段期间采用断开位置，所述开关的所述断开位置禁止所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信；
由所述计时器测量所述第二时间段作为从经过所述第一时间段开始的持续时间；以及
响应于所述计时器接收到第二命令而由所述开关在第二时间段期间采用闭合位置，所述开关的所述闭合位置允许所述控制器与所述自检阻抗Z2之间进行电通信。
21.如权利要求20所述的方法，其包括响应于所述计时器接收到第三命令而由所述开关在第三时间段期间采用所述断开位置，所述第三时间段紧接在所述第二时间段之后发生。
22.如权利要求13所述的方法，其中所述自检阻抗Z2包括预定电感的电感器和预定电容的电容器。
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