CN112567206B - 用于测试传感器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于测试传感器的方法，传感器具有与分别感应式地与初级电感(4)耦合的第一和第二次级电感(5、6)电分离的初级电感(4)，该方法包括步骤：计算传感器输出信号(epos)，其中，传感器输出信号(epos)与在初级电感(4)和第一次级电感(5)之间的耦合以及在初级电感(4)和第二次级电感(6)之间的耦合相关，确定传感器的与传感器输出信号(epos)不同的第一电参数(|Uprim|、|Iprim|、esum、edif)，将第一电参数(|Uprim|、|Iprim|、esum、edif)与第一极限值(s1)比较，以确定传感器是否处于故障状态中，并且本发明涉及一种相应的装置以及具有该装置的传感器。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测试传感器的方法，一种用于实施该方法的装置以及一种传感器。
背景技术
传感器尤其是使用在机动车领域中，常常使用在安全关键的区域中，并且因此在例如通过机械损坏、材料疲劳、短路等引起的不寻常的状态中，传感器应保持其功能或者至少能识别是否存在故障状态。
提高传感器的可靠性的已知可能方案在意，冗余地设计对于测量重要的传感器部件，使得能够通过冗余地部件补偿部件的误差。尽管在对传感器的许多可靠性重要影响方面提高了可靠性，但也漏掉了其它对于可靠性重要的影响。因此会出现，一个部件和其冗余的部件的误差以相同的方式起作用并且抵消冗余度导致的可靠性提高的效果。
例如可设想的是，传感器具有带有初级线圈和至少两个次级线圈的差分变压器，其中，次级线圈通过感应器影响，使得其位置被再现。在此，在测量技术上，用于传感器的测量区域的至少一个位置不能与感应器移除或不起作用的情况区分开。然而，次级线圈的冗余设计不能改变这一情况。因此，存在额外地或借助于另外的方法提高传感器的可靠性的需求。
发明内容
本发明的目的是，给出一种方法，该方法提高了传感器的可靠性并且在此是鲁棒/健壮的并且需要低的成本。
该目的通过独立权利要求所述的特征实现。从属权利要求的主题是优选的改进方案。
根据本发明的一个方面，一种用于测试传感器的方法，传感器具有与分别感应式地与初级电感耦合的第一和第二次级电感电分离的初级电感，该方法包括步骤：
-计算传感器输出信号，其中，传感器输出信号与在初级电感和第一次级电感之间的耦合以及在初级电感和第二次级电感之间的耦合相关，
-确定传感器的与传感器输出信号不同的第一电参数，尤其是附加信号，
-将第一电参数与第一极限值比较，以确定传感器是否处于故障状态中。
在此，电参数理解成确定的在传感器中出现的电参数，不是一般地以区分成电压和电流的方式。例如，传感器输出信号可设计成电压，并且同样设计成与电压不同的然而利用另一端子点的第一电参数。相应地，电参数也可被称为附加信号，因为其被处理成以信号的形式的测试参数，其中，附加信号也可为在传感器工作时在没有所给出的用于测试传感器的方法的情况下被处理的信号。
通过第一电参数与传感器输出信号不同，避开了尽管故障状态还是得到可信的传感器输出信号的情况。在此，与极限值比较允许精确地与传感器的安全要求相匹配，因为可任意选择并编辑这种极限值。
根据一个优选的实施方式，或者通过交变电流发生器供给初级电感，其中，通过在初级电感上出现的、尤其是复数的电压的量值形成第一电参数，或者通过交变电压发生器供给初级电感，其中
-通过流过初级电感的、尤其是复数的电流的量值形成第一电参数，或者
-通过第一和第二次级电感的信号的和或差形成第一电参数。
相应于一种有利的实施方式，可在唯一的传感器中，为不同的电参数和/或为所述可能的电参数的不同组合实施该方法。这可在时间上先后地或并行地进行。
优选地，将第二电参数与第二极限值比较，以确定传感器是否处于故障状态中。
优选地，通过第一和第二次级电感的信号的和形成第一电参数，并且通过第一和第二次级电感的信号的差形成第二电参数，或者相反。
优选的是，将传感器输出信号用于检验传感器是否处于故障状态中的信息的可信度。
为了检验传感器的状态的可信度，优选地评估，在传感器的测量范围中在传感器输出信号的可能的值之内，传感器输出信号是否相应于该值的相关的子范围中的某一值。优选地，仅仅当传感器输出信号相应于相关的子范围中的某一值时，才确定传感器的与传感器输出信号不同的第一电参数并且将第一电参数与第一极限值比较。
优选地，该子范围包括传感器的测量范围的中点，并且优选地相对于中点镜像对称地延伸，其中，该子范围尤其是小于测量范围的40％，优选地小于其30％。
优选的是，极限值或极限值中的至少一个通过在传感器的测量范围上恒定的值形成，该恒定的值在故障状态的情况下第一电参数的值和在没故障状态的情况下电参数的所有值或通过所述子范围限定的值之间。
优选的是，相应的电参数涉及其在传感器的测量范围之内可能的最大值。该值的大小例如与传感器的电组件的性能相关。
相应于一种优选的实施方式，为了计算传感器输出信号，将信号、尤其是电压、第一和第二次级电感彼此相减。
优选地，通过彼此相减的交变参数、尤其是交变电压、次级电感或信号形成另一交变参数、尤其是交变电压(其振幅借助于相敏感的整流器整流)或者通过次级电感、尤其是次级电压或信号的交变参数的彼此相减的量值除以该量值的和，计算传感器输出信号。
根据本发明的另一方面，装置设定成实施所给出的方法中的一种。
在给出的装置的一种改进方案中，该装置具有存储器和处理器，其中，给出的方法中的一种以计算机程序的形式储存在存储器中，并且处理器构造成当将计算机程序从存储器中加载到处理器中时实施该方法。
根据本发明的另一方面，传感器包括尤其是磁性的感应器，与分别感应式地与初级电感耦合的第一和第二次级电感电分离的初级电感，以及给出的装置中的一个。
附图说明
结合以下对实施例的描述更清楚地且更易理解地解释以上描述的本发明的特点、特征以及优点，以及其实现方式，结合附图更详细地解释实施例。其中：
图1示出了具有差分变压器的非常示意的传感器，
图2示出了用于实施图1中的传感器的第一实施例，
图3示出了用于实施图1中的传感器的第二实施例，
图4示出了图表，该图表示出了在根据本发明的方法的实施例中使用的电参数在传感器的测量范围上的曲线，
图5示出了根据在图4中示出的实施例的图表，其中，传感器输出信号用于可信度检验，
图6示出了图表，该图表示出了在根据本发明的方法的另一实施例中使用的电参数在传感器的测量范围上的曲线，
图7示出了根据图6中示出的实施例的图表，其中，传感器输出信号用于可信度检验，
图8示出了图表，该图表示出了两个在根据本发明的方法的另一实施例中使用的电参数在传感器的测量范围上的曲线，
图9示出了图表，该图表示出了在根据本发明的方法的另一实施例中使用的电参数在传感器的测量范围上的曲线，其中，传感器输出信号用于可信度检验。
具体实施方式
参考图1，图1示出了例如以差分变压器位置传感器的形式的传感器。该传感器从两个通过初级电感4在次级侧感应出的信号的差中导出待获得的测量参数，感应器G的位置。因此，初级电感4和次级电感5和6共同形成变换器7。如果将永磁体用作感应器G，则永磁体的磁场确保在变压器的软磁的核心材料K中的饱和区间，该饱和区间自身与位置成比例地为次级侧感应出的电压加权。因此，在正常工作时，作为位置感应器G所使用的永磁体根据其在软磁的磁体核心上的位置改变在次级绕组5、6中感应出的电压的振幅。概念绕组在此并且以下与概念电感含义相同。如果永磁体位于变压器的机械中心，即，与两个次级绕组5、6的距离相同，则在量值和相位方面，两个次级电压同样大并且得到的差为零。
如果在故障情况下这种永磁体不再作为位置感应器G可用(因为永磁体退磁，被机械破坏或者甚至从其机械的位置引导部中掉出)从而不再能磁性地作用到软磁的核心上，则传感器还是给出位置值，然而在这种运行情况下，该位置值失真。具体地，如果在次级绕组5、6中感应出的参数的两个次级振幅具有几乎相同的值，由此与所使用的评价方法无关地，对于位置始终几乎得到传感器测量范围的中间位置。
尤其是在具有更高的或者甚至最高的安全要求的位置传感器中应避免这样的状态，即，在没有进一步的故障指示的情况下失真地输出中间位置作为传感器输出信号的状态，因为该故障状态代表着所谓的共同来源的故障，由于这种来源，即使传感器实施成冗余的，传感器也不能够通过作为输出参数的位置信号指示故障状态，因为落下的磁体作为共同的故障参数使传感器信号首先看起来可信并且正确。
通过合适的测试或诊断方法给出根据本发明的方法，该方法显示位置感应器G的这种类型的失效，从而例如有故障的传感器作为实际值感应器在其中工作的总系统可给出相应的措施并且整体确保了更高的可靠性。接下来，示例性地根据两个不同的传感器类型详细解释该方法。
两个在图2和图3中示出的传感器类型相应于在图1中示出的差分变速器位置传感器的原理。
在图2中示出的根据类型I的位置传感器的突出之处在于简单的结构形式，以及尤其是，位置传感器借助于减法地连接的次级绕组获得位置。通过在考虑相应的次级绕组5、6的缠绕方向的情况下反串联地连接次级绕组5、6，进行感应的交变参数的减法，其中，仅仅当考虑了感应的次级信号的量值和相位时，才能无故障地在整个测量范围上获得位置信息。利用振幅调制器8矫正以减法的方式产生的交变电压振幅，振幅调制器8实施成相位敏感的整流器，同时考虑相位分量。作为参考相位，通常使用初级绕组的操控信号。
在I型传感器中，与初级绕组1的操控部的参考相位相关的变换器7的位置相关的相位误差对生成的位置信息(其作为传感器输出信号epos在解调器8的输出部上生成)的精度有直接影响。
在I型传感器中，对于充分线性地伸延的位置特征曲线，初级侧操控的源应实施成振幅恒定的电流源。这被视为不利的，因为与具有恒定的电压振幅的发生器相比，用于恒定-交变电流源的接线成本通常更高。此外，位置参数与初级侧操控的电流的绝对振幅的直接相关性也是不利的。为了避免在位置信号中的不精确性，需要在电流振幅方面高稳定的初级源。就此，在I型传感器中，由于传统的工作方式不存在补偿。由于I型传感器由于其简单的结构几乎不能实现补偿在测量过程中产生的系统性误差，I型传感器仅仅可用于具有低要求的更简单的应用。
如在图3中示出的那样，II型位置传感器与上述I型传感器的区别主要在于次级信号的评价方式。使用两个振幅调制器8、9，其选择性地为每个次级绕组5、6形成在次级绕组5、6中感应的交变电压的量值。可省去相位信息。通过使用数学的求差12和求和10运算，将获得的次级振幅的量值继续处理成位置信息。通过将量值的差信号edif和和信号esum求商11，最终获得位置信号epso。相反地，从振幅调制器8、9的输入部开始纯粹数字化地进行信号处理。由此，尤其是在环形温度变化时，II型位置传感器漂移低并且此外尤其是长时间稳定。在II型传感器中更高的成本还包括以下优点：
作为初级绕组的操控信号源I，可在没有缺点的情况下使用具有优选地恒定的振幅的简单地设计的交变电压发生器。这之所以是可行的，是因为通过求商11对于在位置轴上的每个单个测量点额定和振幅。由此，得到的优点是，初级振幅不再能对获得的位置值epos有影响。此外，尽管使用初级电压源，所使用的额定方法为清楚的特征曲线线性化做出贡献。
(除了位置信息)，在不产生附加成本的情况下，通过参数esum和edif提供其它可用于诊断目的参数。
由于与绝对的初级振幅以及未被评估的相位信息(由此该相位信息也不贡献误差值)的无关性，II型传感器适合用于具有更高要求的应用。
接下来，应对于传感器类型I和II分别解释，如何借助于根据本发明的方法提高传感器的可靠性以及尤其是可消除结合图1阐述的问题。
参考图4。根据图2的I型位置传感器在其基本实施方案中具有仅仅一个输出参数，传感器输出信号epos，传感器输出信号表明感应器G的位置。由于该位置信号自身不够用于获取故障状态，因为在具有中间位置的故障情况下参数epos具有为在正常的无故障的运行时的值范围的一部分的值，根据本发明，应使用至少一个被故障状态影响的参数，于是，必要时，该参数可与位置信号相结合作为辅助参数允许明确地说明故障状态。
在以恒定振幅的电流供给的I型位置传感器中，在初级绕组上产生的复数的电压|Uprim|的量值形成可用于测试传感器的电参数。在恒定的电流下，该电参数在正常的、因此无故障的运行中具有确定性的曲线，并且在故障情况下主要也具有显著不同的(功能)值，因为刚好电压|Uprim|最大，其中，在正常运行中达不到最大值。在无故障的和有故障的运行之间的电压|Uprim|的差是合适地识别故障情况的前提。
图4示出了产生的参数的典型的函数曲线，其中示出了在变换器上获取的额定的初级电压作为用于正常的无故障运行2的额定的参考位置的函数，以及在函数曲线3中以虚线示出了在失效的、因此在该实施例中故障的作为位置感应器G的磁体中的函数曲线。在恒定的电流时，可从变换器的视在电阻中导出电压曲线2、3，其中，在该示例中，主要必须施加初级电感的磁化能，因为变换器在次级侧应无负载地运行。在恒定的电流时并且额定图中，阻抗与电压曲线相同，并且在图4中一起给出。额定图用于简化地与以下还将示出的特征曲线簇比较。
现在可通过以下方式实现用于I型位置传感器的测试方法，即，利用值或电压比较器首先获取在初级绕组上的电压的量值的大小|Uprim|并且与极限值比较。为此，例如利用作为图4中的决策阈值的极限值s1实现用于电压比较器的极限值，在故障状态方面，对此适用的是：
如果额定的电压的量值大于决策阈值的极限值s1，则I型传感器系统处于故障状态中。
如果额定的电压的量值小于决策阈值的极限值s1，则I型传感器系统处于正常的、无故障的运行状态中。
通过在图4中的诊断裕量r1，对于尽管故障状态却没有故障显示，给出额定的初级电压的安全距离。通过诊断裕量r2，相应地对于尽管正常运行却有故障显示，给出额定的初级电压的安全距离。对于方法的尽可能稳定的工作方式，诊断裕量r1、r2两者应尽可能大。然而由于两个参数彼此互逆，在此始终存在折衷。
通过表明待获取的位置的传感器输出信号epos作为另一可信度检验信息一起被考虑，可利用相似的但是扩展的诊断方法实现图4中的两个诊断裕量r1、r2的显著放大以及由此明显更稳定的工作方式。通过已知在故障情况下在此处讨论的故障状态时传感器输出信号epos始终几乎示出整个测量范围的中间的位置，在图4中的区域(对于该区域主动地或敏感地接入决策阈值)可限制在传感器信号的如下值上，即，该值应以补充正和负公差的方式位于测量范围的中心，其中，以下适用的是：
这在图5中示出。在如上述的其它条件相同时，子范围I表示这样的区间或值范围，即，对于该区间或值范围，仅仅使额定的电压的电压比较器切换成主动，并且可显示故障状态。对于在子范围I之外的传感器输出信号epos的剩下的位置范围，传感器、确切的说诊断机构的相应的装置的故障显示是不主动的。通过图5以图示的方式示出了该方法的正的结果：通过由传感器的整个测量范围限制诊断范围，因此将
限制到受限的子范围
上，可显著降低极限值s1，而不损害其诊断裕量r2。这应归因于，诊断裕量r2的下极限现在不再由额定的初级电压的最大函数值确定，而是现在由在通过子范围I确定的传感器输出信号的区间之内的最大函数值确定。该下极限在其绝对值方面显著更小，并且由初级电压函数与子范围的垂直边界的交点形成。在图5中以圆圈示出了该交点。
在识别传感器是否处于故障状态中方面，通过在图5中示出的极限值s1适用的是：
如果在子范围I之内的传感器输出信号epos和额定的电压的量值大于极限值s1，则传感器处于故障状态中。
如果在子范围I之内的传感器输出信号epos和额定的电压的量值小于极限值s1，则传感器处于正常的、无故障状态中。
通过将传感器输出信号epos用于检验传感器是否位于故障状态中的信息的可信度，使两个诊断裕量r1、r2相对于在图4中实现的参数显著增大，由此得到诊断方法的鲁棒性/稳定性提高。
为了获得测试参数|Uprim|，以上描述的用于I型的位置传感器的实施例始终需要附加的接线成本。以下描述参考II型位置传感器的实施例具有的优点是，大部分避免这种附加成本。
由于其更高成本的分散的结构，根据图3的II型位置传感器基本上具有比I型传感器更多样的可信度检验方案。尽管如此，首先，在其它实施例中，阐述如以上所述的相似的诊断方法，然而与II型传感器的系统结构相匹配，与在I型中外部的电路外设中相似地需要这种诊断方法。
I型位置传感器在初级侧与II型传感器的区别主要在于供给的源。因此显而易见的是，获得与已经对于I型传感器示出的相似的用于诊断位置感应器故障的方法，然而现在与II型传感器的供给的源相匹配，该供给的源通过图3中恒定振幅的交变电压源1表示。首先，如果在II型传感器中假设，仅仅提供输出参数，传感器输出信号epos，则该信号在此自身也不足够用于获取由失效的位置感应器G引起的故障状态。在II型传感器中，在具有中间位置的故障情况下参数epos具有为在正常的无故障的运行时的值范围的一部分的值，从而仅仅为了可信度检验目的排除参数epos。
在以下提出的诊断方法中，重新使用其它被故障状态影响的参数，于是，该参数可与位置信号相结合作为辅助参数允许明确地说明故障状态。在利用恒定振幅的电压供给的II型位置传感器中，得到附加的可信度检验参数，例如具有流过初级绕组的复数的电流|Iprim|的量值，在电压恒定时，该量值在正常的、也就是说无故障的运行时具有确定性的曲线，并且在故障情况下具有显著不同的(函数)值，因为此时电流|Iprim|刚好最小，其中，在正常运行时达不到最小值。在无故障的和有故障的运行之间的电流|Iprim|的区别是在II型传感器中合适地检验故障情况的可信度的前提。
图6示出了产生的参数的典型的函数曲线，其中示出了在变换器上获取的额定的初级电压作为用于正常的无故障运行2的额定的参考位置的函数，以及在传感器失效时(因此在该示例中，在作为位置感应器G的磁体故障时)的函数曲线3。额定图再次用于简化地与以下还将示出的特征曲线簇比较。现在，通过利用值或电流比较器首先获取通过初级绕组的电流|Iprim|的量值的大小，并且与极限值s1比较，可与I型传感器相似地实现用于II型位置传感器的诊断机构。为此，例如利用作为图6中的决策阈值的极限值s1实现用于电压比较器的极限值，在故障状态方面，对此适用的是：为此，例如利用图6中作为决策阈值的极限值s1实现用于电流比较器的极限值，并且在故障状态识别方面，对于该极限值适用的是：
如果额定电流的量值大于极限值s1，则传感器处于正常的、无故障的运行状态中。
如果额定电流的量值小于极限值s1，则传感器处于故障状态中。
通过在图6中的诊断裕量r2，再次对于尽管正常状态却显示故障，给出额定的初级电流的安全距离。通过诊断裕量r1，相应地对于尽管故障状态却没有故障显示，给出额定的初级电流的安全距离。对于方法的尽可能稳定的工作方式，诊断裕量r1、r2两者再次应尽可能大。两个参数再次彼此互逆，再次在以极限值s1的形式的决策阈值的位置方面存在折衷。
相对于图6的实施例，通过除了流过初级电感的电流|Iprim|的量值之外附加地再次还使用传感器输出信号epos作为另一可信度检验信息，在II型传感器中，也可实现两个诊断裕量r1、r2的放大以及由此更稳定的工作方式。通过已知在故障情况下在此处讨论的故障状态时传感器输出信号epos始终几乎示出整个测量范围的中间的位置，区域(对于该区域主动地或敏感地接入决策阈值)重新可限制在传感器信号epos的如下值上，即，该值应以补充正和负公差的方式位于测量范围的中心。这在图7中示出。
在如上述的其它条件相同时，子范围I表示这样的值范围，即，对于该值范围，仅仅使额定电流的电流比较器切换成主动，并且可显示故障状态。对于在子范围I之外的epos的剩下的位置范围，诊断机构的故障显示是不主动的。在图7中以图表的方式示出了该改进方案的正的结果。通过将传感器的整个位置测量范围的该诊断范围限制在如在图5的实施例中利用测量范围的20％的有限的子范围上，在不损害诊断裕量r2的情况下显著提高了通过极限值s1确定的决策阈值。这归因于，诊断裕量r2的下极限现在不再由额定的初级电流的最小函数值确定，而是由在子范围I之内的最小函数值确定。该下极限在其绝对值方面显著更大，并且由初级电流函数与子范围I的垂直边界的交点形成。在图7中以圆圈示出了该交点。
通过极限s1，在评价是否存在故障状态方面适用的是：
如果传感器输出信号epos在子范围I之内并且额定的电流的量值大于极限值s1，则传感器处于正常的、无故障的状态中。
如果传感器输出信号epos在子范围I之内并且额定的电流的量值小于极限值s1，则传感器处于故障状态中。
通过将传感器输出信号epos用于检验传感器是否位于故障状态中的信息的可信度，使两个诊断裕量r1、r2相对于在图6中实现的参数显著增大，由此得到诊断方法的鲁棒性/稳定性提高。
为了获取测试或诊断参数、即初级电流|Iprim|或初级电压|Uprim|，以上描述的实施例始终需要显著的接线成本，由此产生附加的成本。至少在II型传感器中，可通过以下方式尽可能避免出于经济性方面不利的成本增加，即，将在次级信号处理的过程中出现的离散的信号，esum、edif和/或epos(在图3中示出)用作可信度检验参数。从离散的次级信号彼此的不同组合方案方面，以下应解释两个实施例。
在II型传感器的信号处理过程中，为了获得位置值epos，提供和信号esum和差信号edif作为离散的参数。尤其是在数字处理该参数时，可在没有附加成本的情况下在位置感应器故障的诊断方法的范围中实现其继续处理。接下来参考图8，首先在使用离散的参数esum和edif的情况下介绍用于测试传感器的方法的一个实施例，尽管可低消耗低且成本合理地实现该方法，该方法具有如以上所述的实施例的方法提供的相似的性能。
为此，在图8的特性曲线簇中，例如函数曲线
不仅用于正常的、无故障的运行情况2，而且用于故障的位置感应器G的故障状态3，并且
同样用于正常的运行情况2'和故障状态3'。函数曲线表示该传感器类型的典型的性能，其中，在该示例中，通过取出位置感应器磁体引起该故障状态。额定图再次用于与剩下的在此示出的特性曲线簇的数据的简化比较。
现在，可通过以下方式实现以参数esum和edif为基础的方法，即，利用值比较器在量值的大小方面将额定的和信号与极限值s1相比较，并且在另一步骤中进行与用于额定的差信号的另一且独立的极限值s2的这种值比较。随后，在随后的步骤中通过区分情况确定，两个参数，即额定的和信号和额定的差信号是否小于相应的极限值s1、s2。于是，这种情况是用于故障的位置感应器G的指示器。在相应的极限值s1、s2方面的所有剩余情况都表明传感器的正常的且无故障的运行。
总结性地，利用图8中的两个作为决策阈值示例地确定的极限值s1、s2以及函数曲线，得到以下确定传感器是否处于故障状态中的原则：
如果和信号esum的额定的量值小于其从属的极限值s1并且差信号edif的额定的量值小于其从属的极限值s2，则传感器处于故障状态中。
如果和信号esum的额定的量值和差信号edif的额定的量值在其相应的极限值s1、s2方面处于与以上所述的不同的状态中，则传感器处于正常的、无故障的状态中。
在图8的实施例中，由于使用了区分情况，诊断裕量与在上述实施例中稍微不同。
通过在图8中的诊断裕量r1和r1'，对于尽管传感器的故障状态却没有故障显示，给出额定的和信号的量值的安全距离和额定的差信号的量值的安全距离。在这一点上，诊断裕量r1和r1'同样重要，因为每个单个的诊断裕量确定，如何能可靠地防止尽管出现故障状态而没有故障显示。
在该诊断方法中，根据几何的相关性获得诊断裕量，借助于诊断裕量，对于尽管正常运行却有故障显示给出安全距离。在此适用的是，如通过图8示出的那样，四个直线段r2、r3、r4、r5的最短的距离确定，对于尽管正常运行却有故障显示的裕量如何大。由于直线段r2、r3、r4、r5的长度以几何上互逆的方式与诊断裕量r1和r1'相关，在此也再次给出在尽管正常运行却有故障显示的裕量方面以及在尽管传感器的故障状态却没有故障显示方面的裕量方面的折衷。在图8的实施例中，在此显著非对称地设计诊断裕量的尺度，其中，重点在于在尽管正常运行却有故障显示方面高的裕量。
在II型位置传感器中离散的次级信号时，和信号esum也适合作为用于测试的电参数，其中，与反映由传感器获取的位置的传感器输出信号epos相结合，进行可信度检验。参考图9说明该实施例。和信号esum同样表示不影响成本的参数，可在没有附加的材料成本方面使用该参数。与结合图5和7相似地，在这种情况下，也不应如所述那样完全处理传感器输出信号，而足够的是再次已知，在故障情况下在此处讨论的故障状态时传感器输出信号epos始终几乎示出整个测量范围的中间的位置，以获得用于诊断方法的明确的区分标准。从图9中的用于正常运行中的额定的和信号2的函数曲线2和在传感器的故障状态中的函数曲线3中可看出，传感器输出信号epos在该位置上不仅表示用于获得尽可能大的诊断裕量的补充的信息，而且防止，在测量范围的边缘区域上导致系统性的误诊断。根据在传感器的正常运行时额定的和信号2的曲线，这与在故障状态3中的额定的和信号比较。两个函数在传感器的测量范围中具有共同的函数值或者彼此相交，从而在共同的测量范围上没有明确的区分性。但是，通过将测试方法限制在子范围I上实现明确的区分标准，因为在该受限的区间中，两个函数曲线2、3的值始终不同。
通过限制到子范围I上并且将合适的极限值s1定义成决策阈值，可如下区分传感器的运行状态：
如果传感器输出信号epos在子范围I之内并且额定的和信号esum大于极限值s1，则传感器处于正常的、无故障的状态中。
如果传感器输出信号epos在子范围I之内并且额定的和信号esum小于极限值s1，则传感器处于故障状态中。
通过将位置区间限制在子范围I上，在该位置上也再次由在受限的位置区间之内的最小函数值确定诊断裕量r2的上极限。从额定的和信号esum与子范围I的垂直边界的交点中确定该上极限(再次以圆圈示出)。
通过在图9中的诊断裕量r2，由此获得实际中更充分的额定的和信号与极限值s1的安全距离，以及由此在尽管正常运行却有故障显示方面的更多的安全距离。相应地，通过诊断裕量r1，给出在尽管故障状态却没有故障显示方面的额定的和信号的安全距离。对于方法的尽可能稳定的工作方式，诊断裕量r1和r2两者再次应尽可能大。在该实施例中，两个参数也彼此互逆，因此，在确定极限值s1方面存在折衷。
Claims (14)
1.一种用于测试传感器的方法，该传感器具有初级电感(4)，该初级电感与分别感应式地与所述初级电感(4)耦合的第一和第二次级电感(5、6)电分离，所述方法包括如下步骤：
-计算传感器输出信号(epos)，其中，所述传感器输出信号(epos)与在初级电感(4)和第一次级电感(5)之间的耦合以及在初级电感(4)和第二次级电感(6)之间的耦合相关，
-确定传感器的与传感器输出信号(epos)不同的附加信号的第一电参数(|Uprim|、|Iprim|、esum)，
-将第一电参数(|Uprim|、|Iprim|、esum)与第一极限值(s1)比较，以确定传感器是否处于故障状态中，
其特征在于，通过交变电流发生器供给初级电感(4)，其中，通过在初级电感(4)上出现的电压(|Uprim|)的量值形成第一电参数(|Uprim|、|Iprim|、esum)；或者，通过交变电压发生器供给初级电感(4)，其中，通过流过初级电感(4)的电流(|Iprim|)的量值形成第一电参数(|Uprim|、|Iprim|、esum)，
其中，将传感器输出信号(epos)用于检验传感器是否处于故障状态中的信息的可信度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将第二电参数(edif)与第二极限值(s2)比较，以确定传感器是否处于故障状态中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过第一和第二次级电感(5、6)的信号的和(esum)形成第一电参数，以及通过第一和第二次级电感(5、6)的信号的差(edif)形成第二电参数，或者相反。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，为了检验传感器的状态的可信度，评估在传感器的测量范围中的传感器输出信号(epos)的可能的值之内，传感器输出信号(epos)是否相应于该值的相关的子范围(I)中的某一值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述子范围(I)包括传感器的测量范围的中点，并且相对于中点镜像对称地延伸。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述子范围(I)小于所述测量范围的40％。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述子范围(I)小于所述测量范围的30％。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一极限值(s1)和/或所述第二极限值(s2)通过在传感器的测量范围上恒定的值形成，所述恒定的值在故障状态的情况下的、第一电参数的值和在没故障状态的情况下的、电参数的所有值或通过所述子范围(I)限定的值之间。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，相应的第一电参数(|Uprim|、|Iprim|、esum)或第二电参数(edif)涉及其在传感器的测量范围之内的可能的最大值。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了计算传感器输出信号(epos)，将第一和第二次级电感(5、6)的信号彼此相减。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过彼此相减的信号形成交变电压，所述交变电压的振幅借助于相敏感的整流器整流，或者通过彼此相减的信号除以其和，来计算传感器输出信号(epos)。
12.一种具有存储器和处理器的装置，其中，根据权利要求1至11中任一项所述的方法以计算机程序的形式储存在所述存储器中，处理器构造成当将计算机程序从存储器中加载到处理器中时实施所述方法。
13.一种传感器，所述传感器包括感应器(G)，与分别感应式地与初级电感(4)耦合的第一和第二次级电感(5、6)电分离的初级电感(4)，以及根据权利要求12所述的装置。
14.根据权利要求13所述的传感器，其特征在于，所述感应器(G)是磁性的。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2043258A (en) * | 1979-02-28 | 1980-10-01 | Avco Corp | Position sensor with failure detector |
| JP2011017563A (ja) * | 2009-07-07 | 2011-01-27 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | 変位検出装置及び航空機 |
| CN103518139A (zh) * | 2011-05-13 | 2014-01-15 | 霍尼韦尔国际公司 | 用于检测lvdt核心散落状况的方法和设备 |
| WO2017146877A1 (en) * | 2016-02-03 | 2017-08-31 | General Electric Company | Systems and methods for monitoring and diagnosing transformer health |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5767670A (en) * | 1996-08-29 | 1998-06-16 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for providing improved temperature compensated output for variable differential transformer system |
| US7138794B1 (en) * | 2000-03-10 | 2006-11-21 | General Electric Company | Detection of faults in linear and rotary voltage transducers |
| GB0710036D0 (en) * | 2007-05-25 | 2007-07-04 | Goodrich Control Sys Ltd | Fault diagnostics |
| US9149220B2 (en) * | 2011-04-15 | 2015-10-06 | Dexcom, Inc. | Advanced analyte sensor calibration and error detection |
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| FR2992417B1 (fr) * | 2012-06-25 | 2015-04-03 | Snecma | Surveillance d'un capteur de type transformateur differentiel variable lineaire |
| US9448275B2 (en) * | 2013-06-25 | 2016-09-20 | The Boeing Company | Fault detection of four wire variable differential transformer sensors |
| DE102013019168B4 (de) * | 2013-08-02 | 2015-11-12 | Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. | Sensor zum anzeigen einer position oder einer positionsänderung eines kopplungselementes und verfahren zum betrieb des sensors |
| DE102013219657A1 (de) * | 2013-09-27 | 2015-04-02 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Verfahren zum Testen eines Transformators |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2043258A (en) * | 1979-02-28 | 1980-10-01 | Avco Corp | Position sensor with failure detector |
| JP2011017563A (ja) * | 2009-07-07 | 2011-01-27 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | 変位検出装置及び航空機 |
| CN103518139A (zh) * | 2011-05-13 | 2014-01-15 | 霍尼韦尔国际公司 | 用于检测lvdt核心散落状况的方法和设备 |
| WO2017146877A1 (en) * | 2016-02-03 | 2017-08-31 | General Electric Company | Systems and methods for monitoring and diagnosing transformer health |
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