CN1157910A

CN1157910A - 感应电流位置传感器

Info

Publication number: CN1157910A
Application number: CN96108034A
Authority: CN
Inventors: K·马斯雷里茨; N·I·安德莫; K·W·阿瑟顿
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1995-05-16
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 1997-08-27
Also published as: EP0743508A3; JPH08313295A; US6011389A; EP0743508A2

Abstract

一种用于高精度装置，如线性或旋转编码器中的感应传感系统，包括两个可以相对移动的部件。一第一有源部件在没有电源或电线与之相连的第二无源部件中感生出涡流。第一有源部件包括一用于产生磁场的发射装置和一用于接收该磁场的接收装置，该接收装置包括许多对称的环路。当无源部件对接收装置接收的磁场产生扰动时，与该接收装置耦合的电路计算这两个部件之间的相对位置。这种使用电池的感应传感器容易制造，能抗污染。

Description

感应电流位置传感器

本发明涉及利用磁场感应电流信号监测两个部件之间的位移或位置。

当前存在多种位移或位置传感系统。这些传感器中的大部分能够监测线性、旋转或角位移。光学传感器通常由一个扫描单元和一个其上安装有一个光栅的玻璃标尺构成。扫描单元一般包括一个光源、一个用于准直光线的聚焦透镜、一个带有标度光栅的扫描刻度板、和一个光探测器。标尺相对于扫描单元移动，刻度线与产生周期光波动的标度光栅中的标度线或间隔一致。光密度的周期波动被光探测器转换成电信号，然后将这些信号加以处理以确定位置。光学传感器能够以非常高的精度进行位置测量，尤其是在使用激光光源时更是如此。

当前，为了提高效率，大部分制造商都宁愿在车间里使用手持编码器和其他测量工具，而不是在无污染检测室中进行测量。但是光学传感器对于污染是十分敏感的，所以在大部分制造或销售场所都无法使用。因此，需要采用昂贵的，但有时却不可靠的环境密封或者其他密封光学传感器的方法以使灰尘和油污不能进入传感器中。此外，光源常常需要相当大的电流，因而使得光学传感器不适用于采用电池作电源的测量工具中(例如，手持编码器)。

电容传感器使用非常小的电流，所以十分适合用于以电池作为电源的测量工具中。电容传感器是以平行板电容器模式工作的。发射极板和接收极板设置在一个固定部件上，并分别与相应的电压发生与读出电路相连。这两块极板构成平行板电容器中的一块板。另一块板是由一个包括许多隔开的刻度板的可移动部件或标尺构成。当标尺相对于固定部件移动时，发射极板和接收极板通过在它们之间经过的标尺上的各个刻度板相互电容耦合。读出电路检测当标尺中的刻度板移动时在接收极板中电压的变化。

但是电容传感器要求在固定部件中的极板与标尺中的极板之间的间隙很小。而小的间隙要求严格的制造公差，从而提高了制造成本。此外，电容传感器对于污染，特别是对介电液体，例如油十分敏感。所以，同光学传感器一样，需要昂贵而不可靠的密封。

磁性传感器对于由油、水、和其他液体造成的污染是不敏感的。磁性传感器(例如，Sony Magnescale encoders^TM)包括一个探测磁场的读出头和一个用周期磁场分布选择性磁化的铁磁性标尺。当标尺移动时，读出头探测磁性标尺中的磁场变化，从而确定位置。磁性传感器受到小颗粒，特别是受到附着在磁性标尺上的铁磁性颗粒的影响。所以，磁性传感器与电容和光学传感器一样加以密封、封闭或者采用其他防护方法以抑制灰尘，减小它们的影响。

感应传感器对切削油、水或其他液体是不敏感的，对于灰尘、铁磁颗粒等也是不敏感的。感应传感器(例如，Inductosyn型传感器)在一个部件上包括多个线圈，例如在一块印刷电路板上的一组平行的重复线圈组，这些线圈传输由在其他部件上的类似线圈接收的变化磁场。在第一部件的线圈中的交变电流产生变化磁场。由第二部件接收的信号随两个部件之间的相对位置而周期变化，所以它们之间的相对位置可以利用适合的电路来确定。但是，两个部件都是活动的，所以它们必须与其各自的电路连接。将两个部件与电路电连接增加了制造和安装成本。此外，在旋转编码器的情况下，移动部件必须通过滑动环连接，这增加了成本，降低了编码器的可靠性。

在一些专利中，发明者试图提供一种对于污染不敏感的位移或位置传感器，并且试图使其能够比光学传感器、电容传感器或感应传感器更加廉价地制造。在美国专利US-4,697,144(Howbrook)、US-5,233,294(Dreoni)、和US-4,743,786(Ichikawa)、以及英国专利申请GB-2,064,125(Thatcher)中，公开了一些位置探测装置，这些装置检测一个不活动的或不被驱动的部件与一个被驱动的部件(例如，在一个永磁体和一个读出电路之间)的位移。虽然上述的专利中所描述的传感系统消除了两个移动部件之间的寄生电耦合现象(感应传感器的一个缺点)，但是这些系统一般达不到现有的传感器(例如，光学或感应编码器)的高精度。此外，在这些传感系统中的不活动部件通常选取铁磁性材料以产生强磁场，或者在由活动部件产生的封闭的、聚敛磁场中移动。这些专利中的传感系统还产生不连续的输出信号，这使得在延伸的位置或距离处的读出不准确。另外，这些专利中的传感系统一般不能应用于更广泛的装置，诸如手持测量工具或者线性位移传感器、旋转位移传感器、角位移传感器或者其也类型的位置传感器。

总之，这些发明者没有发明具有以下特性的移动或位置传感系统，(1)对于污染，例如油和铁磁性颗粒不敏感，(2)适用于更多种的用途，(3)准确，和(4)与现有的传感器相比可以相对廉价地制造。直到目前为止，具有至少上述四个优点的传感系统还没有出现。

根据本发明的原理，一种用于高精度装置(例如，读出头测量位移的分辨率在10μm量级或者更好)，诸如线性或旋转编码器中的感应传感器系统包括两个可以彼此相对移动的部件。一个第一、主动部件在一个第二、被动部件中产生涡流(即一个没有任可外部电源或者电线与之相连的部件)。第一部件包括一个用于产生磁场的主动变送器和一个用于接收该磁场的被动接收器。第二、被动部件根据其相对于第一部件的位置对所接收到的磁场产生作用。与变送器和接收器连接的电路计算出两个部件之间的相对位置，然后将相对位置结果输出到显示器上。

本发明的感应传感器通过采用，诸如印刷电路板技术可以容易并且廉价地制造出来。第一和第二部件之间的间隙可以很大，因而减小了制造公差，从而使得这种传感器的制造成本更低。此外，本发明的传感器对于由颗粒，包括铁磁性颗粒、和油、水、或其他液体造成的污染不敏感。所以，这种传感器无需昂贵的环境密封即可进行制造，并且还能够在大多数车间环境中使用。本发明所采用的脉冲驱动电路使得感应传感器只消耗很少的能量，所以可以很容易与手持的、电池作为电源的测量工具结合使用。

概括地说，本发明体现为一种位移或位置传感系统，该系统包括一个磁场源，可取的是，该磁场源包括产生一个变化磁场的第一路导磁材料。至少一个由导电材料构成的扰磁体设置在磁场中，并对扰磁体附近的磁场产生扰动。一个薄的感应导体在该磁场中或磁力线中沿着一条测量轴形成具有规定的周期分布的接收磁通量区域，从而响应变化的磁通量在该感应导体的至少一个输出端上被动产生一个电动势(电动势)。扰磁体和周期分布的感应导体可以彼此相对运动，即从所说周期分布的第一部分与扰磁体重合的第一位置移动到所说周期分布的第二部分与扰磁体重合的第二位置，从而扰磁体改变了从第一位置到第二位置的电动势。扰磁体与感应导体的周期分布相互作用，相应于扰磁体与周期分布的感应导体之间沿测量轴方向的连续的相对运动，在感应导体的输出端产生了连续变化的周期电动势。

可取的是，感应导体由设置在磁场中的一种导电材料的许多第一和第二交变环路构成。每个所说的第一和第二环路分别相应于磁场产生第一和第二信号分量。第一和第二环路与扰磁体之间可以彼此相对移动。在第一位置，第一环路与扰磁体最近，从而第一信号分量发生变化。在第二位置，第二环路与扰磁体最近，从而第二信号分量发生变化。第一和第二信号分量表示出第一和第二环路相对于扰磁体的位置。

本发明还体现为一种位置传感系统，该系统包括产生一个磁场的第一路导磁材料。所说的第一路基本是直的，并与一条测量轴基本平行。在该磁场中设置有至少一个由导电材料构成的扰磁体，该扰磁体对其附近的磁场部分产生扰动。在磁场中设置有第二路导磁材料。所说第二路基本平行于测量轴，并且沿着所说第二路具有空间变化。所说空间变化包括第二路中与所说第一路接近的第一部分，和第二路的第二部分，该第二部分距离所说第一路比第一部分较远。第二路相应于所说磁场产生一个连续变化的输出信号。第二路与扰磁体之间可以彼此相对从第一位置向第二位置移动，在所说第一位置，所说第二路的第一部分与扰磁体最近，在第二位置，所说第二部分与扰磁体最近。第二路和扰磁体可以彼此相对移动，从而使单一输出信号发生变化。该单一输出信号表示第二路的第一和第二部分相对于扰磁体的位置。

本发明通过提供一种对油及颗粒等污染不敏感的高精度传感系统而解决了在已有技术中存在的问题，与现有的传感器相比，本发明适用于多种用途、精度高、制造成本低廉。通过阅读以下参照附图所作的详细描述，可以更明确地了解本发明的其他特征和优点。

图1为表示本发明的感应传感器的读出头的发射和接收线圈的平面草图。

图2为表示与感应传感器中图1所示的读出头结合使用的标尺的一部分的平面草图。

图3A为表示与图1和图2中的读出头和标尺结合使用的手持编码器的平面图。

图3B为表示沿图3A中剖面线3B-3B所作的手持编码器的放大剖面视图。

图4A为表示图1中的读出头与图2中的标尺重合使该标尺与该读出头的一部分相互耦合的平面图。

图4B为表示图1中的读出头与图2中的标尺重合使该标尺与该读出头的另一部分相互耦合的平面图。

图4C为表示图4A和图4B中用于传感器的读出头输出信号及其极性相对于标尺位置的波形图。

图5A为表示图2中标尺的第一实施例的局部平面草图。

图5B为图2中标尺的第二实施例的局部等角视图。

图5C为图2中标尺的第三实施例的局部等角视图。

图6A为表示图1中读出头的第一实施例的平面草图。

图6B为表示图1中读出头的第二实施例的平面草图。

图6C为表示图1中读出头的第三实施例的平面草图。

图6D为表示图1中读出头的第四实施例的平面草图。

图7A为表示图1中读出头的第五实施例的示意草图，所说读出头与图2中标尺的一个扰磁元件重合。

图7B为表示读出头的电压输出相对于图7A中用于读出头的扰磁元件的位置的波形图。

图8A为表示图1中读出头的第六实施例的示意草图，所说读出头与一个扰磁元件重合。

图8B为表示读出头的电压输出相对于图8A中用于读出头的扰磁元件的位置的波形图。

图9A为表示图1中读出头的第七实施例的示意草图，所说读出头与一个扰磁元件重合。

图9B为表示读出头的电压输出相对于图9A中用于读出头的扰磁元件的位置的波形图。

图10A为表示图1中读出头的第八实施例的示意草图，所说读出头与一个扰磁元件重合。

图10B为表示图1中读出头的第九实施例的示意草图，所说读出头与一个扰磁元件重合。

图10C为表示图1中读出头的第十实施例的示意草图，所说读出头与一个扰磁元件重合。

图11为表示图1中读出头的第十一实施例的局部示意框图，所说读出头与图2中的标尺重合。

图12A为表示图1中接收线圈的一个实施例的局部平面草图。

图12B为表示图6C中接收线圈的一个实施例的局部平面草图。

图13为表示图1中读出头的第十二实施例的平面草图。

图14为表示图1中读出头的第十三实施例的平面草图。

图15为表示图1中读出头的第十四实施例的平面草图。

图16A为表示本发明的旋转编码器的平面草图。

图16B为表示沿图16A中剖面线16B-16B所作的该旋转编码器的放大剖面图。

图17A为表示图16A中的旋转编码器的第一实施例的平面草图。

图17B为表示沿图17A中剖面线17B-17B所作的旋转编码器第一实施例的放大剖面图。

图18A为表示本发明的旋转、柱体编码器的平面顶视图。

图18B为表示用于图18A中旋转、柱体编码器的转子的侧立面视图。

图18C为表示图18A中旋转、柱体编码器的第一实施例的平面顶视图。

图19A为表示图18A中旋转、柱体编码器的第二实施例的平面顶视图。

图19B为表示用于图19A中旋转、柱体编码器的定子的侧立面视图。

图20为表示用于本发明的感应编码器的编码器电路的部分框图、部分示意图。

图21为表示图20中电路的第一实施例的部分框图、部分示意图。

图22A为表示图20中信号发生器的部分框图、部分示意图。

图22B为表示图22A中信号发生器的一个实施例的部分框图、部分示意图。

图23为表示图22A中信号发生器输出的谐振信号时间-电压波形图。

图24A为表示图1中读出头在由图22A或图22B中电路驱动时，和当图2中标尺放置在使输出最大位置时输出的信号时间-电压波形图。

图24B为表示当图2中标尺的相对位置从图24A中的位置移动四分之一波长时的时间-电压波形图。

图24C为表示当图2中标尺的相对位置从图24A中的位置移动二分之一波长时的时间-电压波形图。

图24D为表示图1中读出头的输出度及其极性相对于图2中标尺位置的波形图。

图25为表示图1中读出头的第十五实施例的平面草图，所说读出头与图2中的标尺重合。

图26A为表示图2中标尺的第四实施例的部分示意、部分框图，其中衬底的方框表示图1中的读出头。

图26B为表示图26A中标尺的等角视图。

图27A为表示图2中标尺的第五实施例与图1中读出头重合以使该标尺与读出头的一部分相互耦合的平面图。

图27B为表示图27A另一个实施例的平面图，其中所示标尺与所说读出头的另一部分相互耦合。

图27C为表示用于图27A中的读出头的电压输出相对于所说标尺的位置的波形图。

图28为表示图27A中传感器的第一实施例的侧面示意图。

图29为表示图27A中传感器的第二实施例的侧面示意图。

图30为表示图4A中感应传感器的侧面示意图，其中表示图1中读出头处于与图2中标尺可工作配合状态。

图31为表示图30中感应传感器的第一实施例的侧面示意图。

图32为表示图30中感应传感器的第二实施例的侧面示意图。

图33为表示图30中感应传感器的第三实施例的侧面示意图。

图34为表示沿图31中剖面线34A-34A所作的图31中读出头的横截面示意图。

图35为表示图31中感应传感器中发射线圈的等角视图。

图36为表示图2中标尺的第六实施例的局部等角视图。

图37A为表示图2中标尺的第七实施例的局部等角视图。

图37B为表示图2中标尺的第八实施例的局部等角视图。

图37C为表示图2中标尺的第九实施例的局部等角视图。

本发明的感应传感器的工作原理是这样的，变化磁场在放置在磁场中的一片金属或其他导电材料中产生环形电流，又称之为涡流。例如，如果在一个电磁体的极面之间放置一个导电金属片，并且极面之间的磁场随时间变化时(例如，在该电磁体是由一个交变电流驱动时)，通过此金属片上任何封闭环路中的磁通量将发生变化。结果，在封闭的环路上感应生成一个电动势(电动势)。因为该金属片是一个导电体，所以产生一个涡流，涡流值等于电动势除以该金属片沿此环路的电阻。这种涡流通常产生于变压器的磁芯内。在变压器中，由于涡流导致能量损失并且产生必须散掉的热量，所以是不希望其产生的。

在本发明中，涡流的存在用来产生有益的结果。图1表示一种传感单元，或读出头100，这是本发明的感应传感器中的一个通电部件。为了便于清楚地描述，在图1和以下的附图中定义了一条测量轴300。在本申请中“长度”一般是指平行于该测量轴延伸的尺度；“宽度”通常是指在读出头所在平面，并垂直于该测量轴延伸的尺度。读出头100至少包括两路基本共面的线圈。一个发射线圈102构成一个较大的平面环路。与该发射线圈102基本在同一平面中的一个接收线圈104是由沿着接收线圈以螺旋形状设置的彼此紧邻的一组环路构成的。如图1所示，接收线圈104先沿如箭头所指的一个方向以锯齿形状或正弦波形状缠绕，然后沿如箭头所指的相反方向缠绕，从而该线圈自身交叉构成彼此重叠的交变环路106和108。另外，环路106和108也可以用一个大的导线环路，在该大环路中规定部分将环路顺时针或者逆时针扭曲180度而构成。如下所述，本发明相对于位置变化产生平滑连续的信号输出。这种平滑连续输出的特性是本发明能够用于非常高精度的测量，但是又保持相对简单的信号处理要求的一个特征。

因此，接收线圈10中的每个交变环路106和108都具有与相邻环路不同的缠绕方向。当在发射线圈102中输入交变电流时，发射线圈产生一个围绕着自己、并垂直于接收线圈104的平面延伸的交变磁场，该磁场在接收线圈长度方向是基本不变的。垂直穿过接收线圈的环路106和108的随时间变化的磁场在该接收线圈中产生一个电动势，或随时间变化的电流。由于环路106和108的方向交替变化，变化磁场在相邻的环路106和108之间产生方向交替变化的电动势，或电流，这些电动势，或电流在图1中用“+”和“-”号表示。可取的是，接收线圈104中形成的每个环路106和108在此平面内包围相同的面积。所以，如果接收线圈中“+”环路106的数量等于“-”环路的数量，并且磁通量沿着接收线圈的长度方向是基本不变的，则该变化磁场在接收线圈中感生的一个净值为零的电动势。也就是说，在顺时针方向，例如在“+”环路106中产生的总的随时间变化电流等于或者与在“-”环路108中产生的逆时针方向的总的随时间变化电流相抵消。

如果一个导电物体移向读出头100，则由发射线圈产生的变化磁场将在该物体中感生出涡流，于是这个物体又建立了一个磁场，该磁场扰乱了变化的发射线圈磁场。结果，接收线圈104中接收的磁通量发生变化或者扰动，从而引起接收线圈输出一个非零的电动势信号。所以，当这个物体在“+”环路106和“-”环路108之间移动时，在接收线圈104的输出端V-和V-所测得的电压将改变极性。

在两个环路之间，或者在一个环路的二分之一环路到类似环路的二分之一环路之间(例如，环路106的二分之一越过环路108到下一个环路106的二分之一)的部分被定义为传感器的一个节距或者波长110。如果一个物体沿读出头100移动，发射线圈产生的变化磁场将在该物体中产生涡流。这个涡流产生衰减该物体附近的发射线圈磁场的反向磁场。如果该物体接近接收线圈104，并位于测量轴300上，则由于环路106和108的周期变化以及由该物体引起的发射线圈磁场的局部扰动，接收线圈输出的信号幅值AC将随着波长110连续周期地变化。可取的是，接收线圈输出的信号相应于该物体相对于接收线圈的移动具有平滑、连续的正弦波形状。这种连续的接收线圈输出信号是由于环路106和108彼此紧邻，或者是当这些环路彼此之间以及与扰磁体之间具有如下文参照附图25所描述的间隔时形成的。连续的信号在沿测量轴300延伸的距离上提供了准确的位置读数。

如果该物体的长度等于波长110，则它将对相当于环路106和108面积的发射线圈磁场产生扰动。结果，接收线圈104输出的信号幅值通常为零，并且对物体相对于环路106和108的位置不灵敏。没有有用的信号产生，所以，扰磁体的长度最好与波长110不相等。一般来说，这个物体可以接近半波长的奇数倍长，但是当其长度大于半个波长时，不能产生更强的信号，这是由于该物体长度中对应于波长的偶数倍的部分对于该信号没有贡献。

如果该物体的长度不等于波长110，则在大多数位置上，将扰动环路106和108中不相等的面积，信号输出将对物体相对于这些环路的位置灵敏。如果该物体远远小于或者大于环路106和108，则信号输出的幅值非常微弱，难以实现高精度。当该物体等于或者接近半个波长110时(即如果能够将该物体相对于环路106和108准确定位时)，信号输出将很强，并且因此对于该物体的位置十分灵敏。所以，可取的是，本发明采用长度等于波长110的一半的导电物体。

可取的是，接收线圈104的环路106和108被设置在距发射线圈102选定距离处。实验表明发射线圈102所产生的磁场强度作为距发射线圈距离的函数随着距离增大而迅速减小。但是，实验还表明在距发射线圈102某一距离处，磁声变得稳定或者变得基本均匀。磁场变得均匀的这个距离是线圈几何形状的函数。所以，为了提高本发明的感应传感器的精确度，可取的是，接收线圈104的环路106和108位于接近线圈102之处，但是它们之间的距离为使磁场变得均匀的距离。

如图2所示，在一个使用本发明的感应传感器的线性编码器中，一个被动的、通常是不移动的部件或标尺112包括多个扰磁体或导电片114，这些导电片都是基本平面结构的，设置在一个支撑件或底板116上。可取的是，这些导电片114具有高导电率，但是非磁性的，从而它们不吸附任何铁磁颗粒。可取的是，导电片114等于波长110的一半，并且按照一个波长的间距设置。如果标尺112的长度超过读出头100的长度，则标尺112的长度决定了该线性编码器的测量长度。标尺112可以被用于一个手持编码系统118中，如图3A所示。手持编码器118，下面将更详细地加以讨论，包括标尺112和一个用于容纳读出头100的传感单元外壳122。

将“+”环路106和“-”环路108的精确均衡和交替设置，从而在没有扰磁体存在时得到正常值为零的输出，同时使每个输出都是连续信号，这是本发明实现高信噪比，进而能够进行高精度测量的一个关键手段。所以，本发明中精度的提高依赖于在本申请中公开的读出头100和标尺112的特殊设计原理以及几何参数。此外，本申请中公开的特殊设计原理和几何参数极大地消除了沿读出头的宽度方向(垂直于测量轴300的方向)非均匀发射线圈磁场的影响，并且由于本发明的感应传感器的均衡的“差动检测”，而抑制了作为“共模”误差的外加磁场。从本申请的详细描述可以认识到，本发明的感应传感器的精确度主要依赖于精心设计和读出头100及标尺112的结构。

图4A、4B和4C一个应用本发明的感应传感器的线性编码器如何工作的实例。当标尺112及其底板114(以虚线表示)相对于发射线圈102和接收线圈104移动时，尺条交替覆盖或位于与所有“+”环路106和“-”环路108接近之处。如图4A所示，底板114接近，或与接收线圈104的所有“-”环路108“重叠”。当发射线圈112与底板感应耦合，并在其中感应涡流时，该底板产生一个磁场，该磁场抵消了通过“-”环路108的发射线圈磁场。所以，“-”环路108产生的感生电动势小于发射线圈磁场的磁通量完全被接收的“+”环路106中的感生电动势。因此，在这个实施例中，接收线圈104在其输出端产生一个净值为“正”极性的电动势，电流，或电压。由于发射线圈102产生的是时变磁场，所以这个输出信号是随时间变化的。这个时变输出信号的幅值和极性，相对于输入信号，指示出读出头100和标尺112之间的位置。图4C表示输出信号幅值如何随标尺112相对于读出头100的位置变化的一个实例。图4C波形中的起始波峰就是一个从图4A中接收线圈104的V+和V-输出的“正极性”幅值的一个实例。“极性”表示时变输出信号相对于输入信号的时间相位；它可以相对于输入信号同相或反相(相差180°)。如图4A所示，接收线圈104的第一部分229，其中感应电流从左向右流动，对应于第一或正极性，而接收线圈104的第二部分231，其中感应电流从右向左流动，对应于第二或负极性。

或者，如图4B所示，当标尺112移动，从而底板114与“+”环路106重叠时，在标尺条中产生的感应电流抵消了通过“+”环路106的发射线圈磁场的磁通量。结果，“-”环路108产生的感应电动势大于“+”产生的感应电动势。所以，接收线圈104在其输出端产生一个净值为“负”极性的电动势、电流或电压。图4C波形中的起始波谷就是一个从图4B中接收线圈104的V⁺和V^-端输出的负极性幅值的一个实例。

当底板114如图4A所示与“-”环路完全重叠时，所得的输出信号具有如图4C波形图中波峰所示的最大的正幅值。相反，当底板114如图4B所示与“+”环路完全重叠时，所得的输出信号具有如图4C波形图中波谷所示的最大的负幅值。当底板114沿着测量轴300从图4A所示的位置向图4B所示的位置移动时，如果底板精确地与每个“+”环路106和“-”环路108面积的一半重叠，则图4C中波形幅值减小到零值。之后，当底板114移动到更接近图4B所示位置时，接收线圈的输出信号幅值表现为增大的负值。

与接收线圈104的V⁺和V^-端耦合的相应电路(如下面所讨论的)对接收线圈104输出的信号变化(电压变化或者电流变化)进行采样，从而计算出沿着这种感应电流位置传感器装置的标尺112的线性距离。

本发明的线性标尺112，读出头100，或其他编码工具都可以采用常规技术很容易地制造出来。例如，可以采用已知的印刷电路板技术(在硬的或软的基板上)，通过在印刷电路板基板上形成发射线圈102和接收线圈104而制成读出头100。在环路106与环路108之间的转换点，即接收线圈104自身交叉处需要有相应的绝缘，以防止接收线圈在转换点或交叉点短路。

标尺112同样可以采用已知的印刷电路板技术制造，其中底板114由沉积在印刷电路板基板116上的薄铜箔条构成。除了铜以外，其他具有高导电率的材料，如铝、铬、银或金也可以用作底板114。典型的印刷电路板采用玻璃纤维加强的塑料板(例如，FR4材料)。标尺112的尺寸稳定性(例如，热膨胀收缩特性)影响到本发明的整个精度。所以，对于高精度的装置，最好采用更稳定的标尺基板116，如玻璃、石英、钢、殷钢或陶瓷。钢和殷钢是导电材料，但是它们的导电率远远小于铜。所以，当标尺112相对于读出头100移动时，铜板114与钢或殷钢基板116之间的导电率对比将为接收线圈104产生一个变化输出提供足够的对比。在某些装置中，将一层或者多层底板114叠加或粘结在作为基板116的软金属带上可能是有用的。例如，可以将其上粘结有底板114的金属带安装到一个待测量其位置的装置上。或者，可以将金属带卷起来或绕起来以将在当前进行的测量过程中不用的金属带部分收藏起来。

底板114可以沉积在一块印刷电路板116上，其尺寸的稳定性可以通过将它固定在钢或其他尺寸稳定的基板或支撑物上而得到提高。例如，如图3B所示，印刷电路板116，其上沉积有铜板114，被粘结到一个钢支撑体124上。在所示的结构中，印刷电路板116被粘结到钢支撑体124上，从而铜板114依靠在钢支撑体的上表面。结果，印刷电路板116，一种非导电材料，防止了发射线圈102和接收线圈104被短路。印刷电路板116还防止铜板114磨损发射线圈102和接收线圈104。印刷电路板116可取的是非常薄，从而使得接收线圈104与铜板114之间的距离或间隔127相对较小。

如图3B所示，发射线圈102和接收线圈104同样被沉积在一个安装件或者印刷电路板基板126上。在发射线圈102和接线圈104上可以加一层绝缘材料保护层(未画出)，以保护它们不被磨损，和方止它们与其他表面以及它们彼此之间发生电接触。印刷电路板基板126的反面设置用于驱动发射线圈102和接收从接收线圈104输出的信号的电路(表示为方框128，将在下面更详细地描述)。手持编码器外壳122容纳所说的印刷电路板126，并可滑动地夹持住标尺112。

实验已经表明在标尺112中除了采用固体板114以外，还可以使用短路的电线环。使用电线环的标尺的一个实施例表示在图5A中，如标尺130。这个实施例和所有其他变型，以及本申请中描述的各个实施例，者与第一或前面所述的实施例相似，在结构中所有相同的部件都用相同的数字表示。本申请只详细讨论结构中的不同之处。

标尺130采用短路电线环132，它们很容易设置在底板116上。标尺130上的短路线环132响应变化的发射线圈磁场在线环中产生次级电流，而不是涡流。次级电流产生与发射线圈磁场相反的磁场。所以，线环132能够有效地抵消通过环路106和108的磁通量，从而产生一个变化的输出信号。因为线环132的作用与涡流类似，为了便于说明，在本申请中将这种次级电流也称为涡流。实验已经表明固体板114对于通过环路106和108的磁通量的扰动要大于短路线环132。结果是，采用固体板114，从接收线圈104中输出的信号强度较大，所以在本发明中固体板是优选的。

除了固体板114和线环132以外，在本发明中还可以采用其他形式的扰磁元件。此外，根据制造条件的不同，支撑体116可以是导电的，也可以是不导电的，只要能够使扰磁体114的导电率与支撑体116的导电率有所区别，装置可以工作就行。另外，可以用一个整体的金属件116作为支撑体116，并通过一定的处理，如改变晶相结构、化学组成、或者机械完整性(即支撑体中的裂纹和机械断裂)，或通过在支撑板上添加或叠加不同类型的附加金属层使之与扰磁体有所区别。

例如，图5B所示的标尺133包括用与支撑体116基本相同的材料制成的扰磁体114。扰磁体114是利用，如表面外形处理方法在支撑体116上形成的突出部分构成的。标尺133上的扰磁体114与支撑体116是由当标尺相对于读出头100放置时它们与环路106和108接近的程度来区分的。扰磁体114比支撑体116更接近读出头100，使得它们的扰磁效果比支撑体更强，同样也有增强导电率变化的效应，从而使标尺133能够以与标尺112基本相同的方式工作。

此外，图5C中所示的标尺134包括具有另一种导电率的金属叠层，或具有另一种导电率和不导电的叠层。具有相对较高导电率材料构成的扰磁体片114的边缘暴露出来，具有相对较低导电率材料构成的支撑体116作为一个间隔物及粘结物粘结在扰磁体片114之间以构成一种交替堆叠的材料。在这种结构的一种特殊情况下，叠层114和116可以被用于形成一个线性马达的工作元件。

其他构型或几何形状的接收线圈104也可以采用，而仍能产生本发明的一样的结果。图6A、6B、6C和6D分别表示四个具有不同构型的读出头136、137、138和139。图6A到图6D中的各种构型表示了三种波长的接收线圈104。图6A到图6D中的箭头分别表示在读出头136到139的接收线圈104中电流流动方向。重要的是，接收线圈104均匀设置，使得其中由发射线圈102产生的磁场，在没有扰磁体存在的情况下，使接收线圈产生净值为零的输出信号。读出头136到139的一个优点是它们可以作为一层沉积在印刷电路板基板上，具有最少的通孔，在其大部分区域上无需绝缘层，因为这种线圈中的各个环路并不彼此交错。而只是在接收线圈104的输入端的一个交叉点需要绝缘或通孔(引线孔)。读出头100(图1)的接收线圈104在相间层之间需要有交迭，相间层必须借助于每个环路的各层之间的通孔电连接。层和通孔的数量增加了制造成本。所以，读出头136到139制造成本较低。

读出头136到139的一个缺点是读出头绕接收线圈104的测量轴300旋转的不对准性(例如，旋转偏差)可能使，例如“+”环路106比“-”环路108距离标尺112更近，造成接收线圈输出一个不均衡的信号，从而引起潜在的测量误差。但是具有长方形接收线圈104的读出头136对于这种不对准性几乎是不敏感的。

接收线圈136到139，以及接收线圈从04、标尺112和在本申请中描述的其他标尺和线圈的尺寸可以改变而基本不影响本发明的性能。但是，接收线圈104输出的信号比由发射线圈102产生的强磁场要弱。所以，虽然读出头的总尺寸可以改变，但是环路106和108的面积应当保持精确的均匀，从而不产生信号偏差，即只产生几乎为零噪声的信号。为了补偿制造误差或其他可能产生信号偏差的设计限制，可以改变环路106和108的大小和形状，以“调节”接收线圈的输出。而且，如果需要某一种正弦波形状的信号，则可以选择接收线圈的形状和波长，以在空间上对接收的磁场进行滤波，从而减少谐振扰动。此外，在本申请中所用的术语“环路”指的是任何基本上封闭的区域，如分别由图1、6A、6B、6C、和6D中接收线圈的环路106和108包围的圆形、矩形、不规则四边形、三角形，和正弦波形区域。

本发明的感应传感器可以在上面所讨论的读出头和标尺方面进一步简化。如图7A所示，其中表示了本发明的感应传感器的一个实施例，传感器250。传感器250包括发射线圈102和接收线圈104。接收线圈104由一路在其长度方向具有空间变化，如图7A所示的锯齿形的导磁体构成。接收线圈104基本平行于测量轴300延伸，相对于发射线圈102和测量轴在其长度方向上具有一定的空间变化。回路或测量头140与接收线圈104的自由端耦合，为接收线圈输出信号提供一条输出路径(如图7A中所示V_out)。感应传感器250可以被认为是具有一个“非闭合”接收体，因为其中的测量头140基本是在长度方向延伸，并且不接近接收线圈104。但是，当测量接收线圈上的感应电动势时，接收线圈104必须是闭合的，所以不可能有真正非环路的接收线圈结构。

发射线圈102包括一个基本平行于测量轴300和接近接收线圈104的直导体路径。发射线圈102在图7A中所示的输入端V_in与相应的驱动电路耦合。发射线圈102产生一个磁场和通过具有测量头140的接收线圈104的磁通量。磁通量的一部分对于产生一个信号是有用的，即，标尺112的位置所影响的磁通量部分。因为接收线圈104在其长度方向上具有空间变化，所以发射线圈102与接收线圈104之间的距离是变化的。所以，当标尺沿测量轴300移动时，扰磁片114对接收线圈104的空间变化部分所接收的磁通量产生影响。为了简化，在图7A中只表示了标尺112的一个扰磁片114。

由于带有测量头140的接收线圈104形成了一个发射磁场在其中延伸的不必要的较大区域，从而不必要地增大了磁场对于有用信号的干扰。结果，较大的干扰减小了有用调制，如在图7B中所示的有用输出信号141的动态范围。相应的前置放大电路(未画出)的最大可能动态范围表示为V_max。发射线圈102的直流干扰，在图7B中用虚线141’表示，限制了前置放大器对有用信号141的放大效果。有用信号141表示根据扰磁体片114而产生的正常波动。直流干扰信号141’附加在有用信号141上，从而减小了电路放大信号141的能力(如被前置放大电路的动态范围(V_max)所限制)。

图8A表示了另一种感应传感器260，这种传感器通过将测量头140接近接收线圈104并平行于测量轴300放置，减小了发射线圈102的直流干扰，从而减小了磁场延伸的面积。所得到的接收线圈104与图6C中所示的读出头138类似。在图8B中所示的有用输出信号141具有更大的变化(调制幅度)。与图7B相比，直流干扰信号141’被明显减小。

如图9A所示，通过采用另一种感应传感器270，可以改进感应传感器260的接收线圈104以消除直流干扰信号141’。感应传感器270中的接收线圈104将测量头140沿着接收线圈104的中心轴并平行于测量轴300设置。因此，图9B中所示的有用信号141就不受任何直流干扰信号141’的干扰(假定接收线圈104距离发射线圈102有足够的距离，使得穿过接收线圈104的磁场是均匀的)。有用信号141仅仅受到前置放大电路的最大和最小动态范围的限制(如图9B中V_max和V_min所示)。

为了进一步改进感应传感器270，采用了如图10A所示的另一种感应传感器280。感应传感器280包括一个沿着一条与测量轴300平行的中心轴以锯齿形延伸，然后沿着位于中心轴上的测量头140a返回的接收线圈104a。一个第二接收线圈104b与接收线圈104a同轴，但是与其相位相反，同样以锯齿形延伸。第二接收线圈104b与第一接收线圈104a通过一个也位于中心轴上的第二测量头140b电耦合。

由于测量头140b平行于，并靠近测量头140a延伸，并与测量头140a电耦合，所以可以省去测量头140a和140b，这是因为它们的路径彼此紧邻，所以不接收任何磁场。结果，如图10B所示，感应传感器280可以被减少成另一个没有任何测量头140a或140b的感应传感器282。即使在发射线圈102不产生通过接收线圈的绕中心轴对称的磁场的情况下，接收线圈104a和104b也输出不受任何直流干扰信号141’影响的有用信号141。由于接收线圈104b对于接收线圈104a而言变成了测量头，所以感应传感器282具有接收线圈104a和104b就足够了，而无需测量头，反过来也是一样。

如果如图10C另一种感应传感器284所示，接收线圈104a和104b被设置在发射线圈102中，就可以得到一个对称的发射磁场。由于已经取消了测量头140a和140b，接收线圈104a和104b被减少成一个接收线圈104。发射线圈102比在感应传感器250到282中的发射线圈更为有效，因为线圈的两条细长路径同样被激励(即，产生可用的磁场)。此外，发射线圈102，也就是读出头的宽度较小。这种传感器284与上述的传感器(参照图4A和4B描述的)是相似的。

读出头138(和读出头136、137和139)的接收线圈104通过将两个接收环路串联，从而使它们具有相反的缠绕方向(用“+”环路和“-”环路表示)而消除了直流干扰信号141’。于是直流干扰信号被消除，而有用的调制信号则被增大一倍。如果由发射线圈102产生的发射磁场相对于与接收线圈中心同轴，并且平行于标尺112的方向的一条轴(即测量轴300)是对称的，则这种装置就会很好地工作。这种设计是通过将接收线圈104的环路106和108设置在发射线圈102的中心，以产生一个对称磁场，如读出头136-139所示，而实现的。

除了利用读出头136-139实现了消除直流干扰信号141’，读出头还能够分别放大每个接收环路的信号，对它们进行幅值解调，然后除去直流干扰信号(在解调之后消除一个DC信号)。不消除直流干扰信号141’的一个优点是本发明可以应用简单的幅值检测电路，因为没有将载波从有用信号141中去掉。读出头136-139，以及大多数在本申请中讨论的读出头，需要更复杂的同步检测电路(如下文所讨论的)。不消除直流干扰信号141’的缺点是由于在前置大器与检测级之间的误差而可能损失准确度。

发射线圈102所包围的区域应当尽可能地小以包围接收线圈104。但是，可取的是，发射线圈102的长度等于标尺波长110的整数倍，如图11所示，从而发射线圈上的负载不依赖于它的标尺位置。结果，发射线圈102总是与同样数量的扰磁片114感应耦合。

发射线圈102产生的发射磁场在其端部可能最不均匀。如上所述，由于片114的干扰效应而产生接收线圈104输出信号比由发射线圈102产生的强发射磁场要弱，所以对于改进信噪比来说，发射磁场作用的均衡是重要的。所以，需要消除在发射线圈与接收线圈之间任何在接收线圈输出信号中产生噪声的“不均衡”干扰因素，这种干扰大部分出现在它们的端部。因此，可取的是，发射线圈102具有圆锥形端部142，以减少这种不均衡和端部的边缘效应。同样，接收线圈104可以具有如图12A和12B所示的锥形端部，以同样抑制端部和边缘效应，并减小对于读出头围绕在该读出头平面内，并垂直于测量轴300的一条轴的倾斜偏差的敏感性。此外，发射线圈102的端部142最好在接收线圈104之后至少一个波长110处延伸(在图10中表示为一个阴影框104)。

图13中所示的一种改进的读出头150包括两个彼此间隔标尺波长110的四分之一设置的接收线圈104和104’。第二接收线圈104’与第一接收线圈104重合，并错开标尺波长110的四分之一，从而接收线圈104’的每个“+”环路106’与接收线圈104的“+”环路106的一部分以及“-”环路108的一部分重合。同样，接收线圈104’的每个“-”环路108’与接收线圈104的“+”环路106的一部分以及“-”环路108的一部分重合。绝缘或交叉通孔适合用于使线圈104与线圈104’电绝缘。由于彼此分开标尺波长的四分之一，借券104和104’之间有90°的相位差，从而使得接收线圈输出的信号与沿测量轴300位移所得到的信号相比存在90°的相位差(四分之一的波长)。结果，下面所述的电路可以检测接收线圈104和104’输出信号之间的平移，并且通过比较这些平移，可以确定标尺112相对于读出头150移动的方向。对于图13中的读出头，读出头输出信号S1和S2的幅值随着标尺112相对于读出头150的位置变化而成正弦波形状变化。因此，利用下列公式下述电路也可以确定读出头150相

p = [\frac{a \tan (\frac{S 1}{S 2})}{2 π}] (λ) + (n) (λ) - - - - (1)

对于标尺112的位置：

其中S1和S2为接收线圈104和104’接收的两个信号的幅值，atan函数给出相应于S1与S2的比值的、在0到2π之间的一个角度，λ为标尺波长110，n是表示经过的所有标尺波长110的数量的一个整数。

为了提高准确率，或减少模拟处理电路对接收线圈输出信号的要求，可以在读出头中采用两个重合的接收线圈。如图14所示，读出头152的四个重合接收线圈104、104’、104”、104彼此分开八分之一波长110(即彼此有45°相位差)。所以，如果接收线圈104的相位为零，则接收线圈104’、104”、和104的相差分别为45°、90°和135°。虽然更加难以制造，但是读出头152能够具有某些优点，与某些信号处理技术结合使用，可以给出比读出头150更精确的位置读数。

图13和图14中的读出头150和152难以制作在一个高度平面的结构中，因为它们在不同的接收线圈之间设置绝缘层，并且要求每个接收线圈在线圈本身交叉点上能够自身绝缘。图15表示一个可以制作在一块印刷电路板的两侧，或者一块印刷电路板上，但是在线圈之间有一层绝缘层的读出头154。如图15所示，一组斜线或导电路径设置在一层(如实线158所示)，而另一组斜导线，其角度沿相反方向，设置在第二层(如虚线所示159)。每条导线路径158和159的端部，利用已知的印刷电路板技术，借助一个通孔156穿过绝缘隔离层实现电耦合。结果，接收线圈104和104’形成基本为正方形或钻石形状的环路106、106’、108和108’。本领域的技术人员应当认识到，在本申请的详细描述的基础上，还可以实现正弦波形状或者其他构型的环路。此外，可以采用由同一绝缘层分隔的更多的接收线圈，而仅仅受到这种线圈所占空间的限制。

由于读出头154的接收线圈104和104’具有形成在两层上的相同数量的导电路径158和159，所以它们彼此之间是精确均衡的。如图15所示，读出头154中的每个“+”环路106和106’具有由上层导电路径158形成的环路的两边，和由下层导电路径159形成的环路的两边。对于环路108和108’也如此。结果，由于每个环路同样接近扰磁体114，所以每个接收线圈104和104’的输出信号是相同的。

对一个带有标尺波长为5.08mm的读出头150的线性编码器的准确性进行了检测。将频率为5MHz的驱动信号输入发射线圈102。从接收线圈104和104’中输出的两个输出电压，当标尺移动时，随着读出头150与标尺112之间的位置的变化而以正弦波形式变化。标尺112与读出头150之间的间隙约为0.6mm。利用上述的公式(1)，可以达到±10μm的位置精度。在同样条件下对接收线圈154进行的实验的位置测量精度约为±20μm。

如上所述，本发明可以用于除了线性编码器以外，还可以用于其他编码器。图16A和图16B表示本发明的感应传感器用于一个旋转编码器160的一个实施例。

旋转编码器160包括一个由发射线圈102和接收线圈104构成的静止部分或定子161，一个由固定在上面的导电片114构成的旋转部分或转子163(在图16A中用虚线表示)。定子161的发射线圈102和接收线圈104形成在一个平面环中，好象将图1中读出头100的端部弯曲，从而在同一平面会合。如图16A所示，发射线圈102的端部在定子161上的M点相会，而接收线圈104的端部在N点相会。同样，转子163包括设置在转子上的导电片114，就象将标尺112的端部同样弯曲以在同一平面会合。

转子163绕中心点164旋转。当转子163转动时，导电片114交替接近接收线圈104上的“+”环路106和“-”环路108。与上述的线性编码器一样，接收线圈104输出一个表示转子163相对于定子161的转动量的变化的信号。

接收线圈和发射线圈104和102固定在一个适合的盘或环形的底板126，例如一块印刷电路板上，并用绝缘层162使它们保持电绝缘(图16B中所示)。发射线圈102的两端彼此平行延伸(如图16A中到端线I-J和K-L)。结果，在M处会产生边缘效应和其他磁场扰动。在接收线圈104的N处同样可以产生边缘效应。这种边缘效应能够引起接收线圈104的输出信号的波动。

因此，如图17A和17B所示，另一种旋转编码器170通过采用“无缝”发射线圈102和接收线圈104，而消除了端点M和N。在旋转编码器170中，发射线圈102的端线I-J和K-L，位于不同的平面中，彼此上下相邻，并由一个薄的绝缘层162分隔开(见图17B)。结果，消除了由端线I-J和K-L产生的边缘磁场(由于电流沿相反方向流动)，从而对接收线圈从104的输出信号没有干扰。此外，端线I-J和K-L最好固定在支撑底板126上与发射线圈102和接收线圈103的其余部分固定的侧面相反的一面，从而使端线I-J和K-L距离接收线圈一定距离，以进一步减小干扰噪声。

旋转编码器170的接收线圈104可以通过将第一正弦波形状线圈165设置在底板126上，然后将第二正弦波形状线圈166与第一线圈反相180°设置而制成。(当然，第一和第二正弦波形状线圈165和166当它们彼此交叉时必须相互绝缘，以防止两个线圈之间短路。)然后线圈165和166在图17A中的O-P点和G-H点串联。

可取的是，端线O-P平行于，并在接收线圈从04的输出端线Q-R顶部，从定子163中引出，而且由一位于它们之间的薄绝缘层隔开。这样这些连接的导线不形成任何可能从发射线圈102接收不希望的干扰的环路。接收线圈104的其他导线的端线G-H和E-F、和发射线圈102的端线A-B和C-D，最好平行引出，其间包括绝缘层，从而同样消除磁场和减少噪音。虽然转子160和170只表示出一个接收线圈104，但是在定子163上还可以设置别的接收线圈，中间用适合的绝缘层162分开，从而如上所述产生相差90°的输出信号。

图18A表示一个圆柱体形的旋转编码器180，其具有一个内圆柱体转子163，在转子的外侧固定有导电片114(见图18B)。另外，如图18C所示，另一种圆柱体形的旋转编码器182包括一个内圆柱体转子183，它包括沿一个中心轴或点164，以规则的间隔径向延伸的导电部分114，例如从一个车轮状部件沿径向呈齿状延伸。内圆柱体转子183可以是一个轴承、齿轮或类似的具有规则地沿径向突起或延伸部分的部件。每个延伸部分的作用就象一个导电片114。

两个圆柱体形旋转编码器180和182都使用一个外圆柱体定子161，它包括固定在其内部的发射线圈102和接收线圈104。同样，图19A表示另一种圆柱体形旋转编码器190，其具有一个内圆柱体转子161，其上包括固定在其外侧的发射线圈102和接收线圈104(见图19B)和一个外圆柱体转子163，其上包括固定在其内侧的导电片114。圆柱体形旋转编码器180和190的定子161的结构好象读出头100的线端被在一个垂直于图1的平面弯曲直到它们相会。同样，圆柱体形旋转编码器180和190的转子163的结构好象将图2中标尺112的端部在一个与图2平面垂直的平面内弯曲直到它们相会。

如上所述，相对于旋转编码器160和170，圆柱体形旋转编码器180和190是在转子围绕点164旋转时，通过由发射线圈102产生一个磁场而进行工作。导电片114交替接近接收线圈从104的“+”环路106和“-”环路108，从而接收线圈104产生一个变化的输出信号。

此外，本领域的技术人员应当认识到，在本申请的详细描述基础上，可以将读出头100和标尺112形成在柔软的电路材料上，这种柔软材料可以被固定到圆柱体或圆柱体上围绕测量轴同心旋转的部分上。所以，与相对为平面结构的如在图3A和3B中所示的编码器相反，线性编码器可以被构成相对为圆柱体形结构。

图20表示用于实施上述的线性、旋转和圆柱体旋转以及圆柱体线性编码器，或者概括地说，用于实施本发明的感应传感器的电路200。电路200包括一个信号发生器202，该电路向发射线圈102提供一个高频电流(大约几个MHz)。用于本发明的传感器的一个等效电路以虚线框204表示。标尺112上的导电片114用一个串联的电感L和电阻R表示。当标尺112移动时，其上的导电片114与具有两个接收线圈的读出头的接收线圈104和104’交替电感耦合，诸如图13中所示的读出头150。

接收线圈104和104’分别被分成两极229和231，以及229’和231’，它们的相位差为180°。结果，由发射线圈102产生的磁场在接收线圈104和104’中被抵消掉，就象在一个差动变压器中一样。接收线圈104和104’仅仅检测由标尺112上的导电片产生的扰磁作用引起的磁场的波动。

接线圈104和104’的输出信号由放大器206放大。输出信号的幅值通过同步解调检测得到。在同步解调检测中，混合器28将放大的接收信号与来自信号发生器202的发射信号混合。低通滤波器210只将作为信号S1和S2(分别对应于接收线圈104和104’)输入一个采样和保持电路212中的混合信号中的低频部分滤掉。

采样和保持电路212包括带有相应的电容器的开关。采样和保持电路212根据微处理器216的命令在测量循环开始时同时对信号S1和S2采样。采样和保持电路212的输出信号通过微处理器216转换成输入到一个模拟-数字转换器214的信号。微处理器216从A/D转换器214中接收数字信号，处理数字信号，并将一个相应的信号输出到显示器218。另外，计算出的位置还可以输出到其他系统，例如，输出到统计工序控制器或者作为位置反馈输入到一个伺服定位系统中。图20中的电路20，和在本申请中描述的所有电路，可以很容易地与手持编码器118结合使用，即制作在手持编码器122中的印刷电路板基板126上(图3B)。

微处理器216可以利用多种方法确定标尺112的位置。对于具有两个接收线圈104和104’的实施例，微处理器216利用上述的公式(1)计算出标尺112与线圈之间的位置。在采用两个或两个以上接收线圈的一般情况下，微处理器216使用下列公式：

p = a \tan [\frac{Σ_{v = 1}^{m} S_{v} \cdot \sin ((v - 1) π / m)}{Σ_{v = 1}^{m} S_{v} \cdot \cos ((v - 1) π / m)}] \cdot \frac{λ}{2 π} + n \cdot λ - - - - (2)

其中Sv是给定接收线圈在某一位置时的输出幅值，其中v＝1......m，m为接收线圈的数目，λ为编码器波长110，n是经过的全波长的数目，函数atan给出一个0到2π的角度。对于包含两个接收线圈的优选实施例，微处理器216利用众所周知的方法累计当标尺112相对于接收线圈104和104’移动时经过的全波长110的数目，并根据公式2将波长的累计数目，或“大概的”位置信息，与波长110中的位置结合，从而避免了在对标尺和接收线圈移动超过一个波长的距离进行位置测量的模糊或误差。

电容器217与发射线圈102并联耦合。电容器217的电容经过选择从而使之与发射线圈102的电感谐振，进而降低发射信号发生器202上的负载。电容器219和219’同样分别与接收线圈104和104’并联电耦合。电容器219和219’的电容值也是经过选择的，从而使它们与接收线圈104和104’的电感谐振，进而增大接收线圈输出信号的强度。电容219和219’还通过滤掉不希望有的噪声而使接收线圈104和104’更加有效。

图21中所示的另一个电路220中的传感器224与电路200中的传感器204是相似的，除了电路200中的线圈102和线圈104及104’是反相的，而电路220包括两个发射线圈104和104’，及一个接收线圈102。一个相位延迟电路226将从信号发生器402中输出的信号延迟输入到第二发射线圈104’。当标尺112相对于两个线圈104和104’移动时，接收线圈104输出一个信号S，这个信号经放大器206放大。信号S的值可以用公式(3)表示：

S＝A(cos(kp)·cos(ωt)+sin(kp)·sin(ωt))＝Acos(ωt-kp) (3)其中A是一个常数，k等于2π/λ，ω为2πf。信号S相对于一个由信号发生器402产生的高频信号的相位给出位置p。这个相位是采用一个相位测量器228测量的，该测量器将信号S与从信号发生器402输出的信号进行比较。然后信号kp被输入到电路200中一个与采样和保持电路212相似的辅助处理电路，A/D转换器214，微处理器216和显示器218。

为了提高准确性，电路200中的传感器224可以包括任何数量的发射线圈(例如在图14中的读出头152中包括四个)。对于任意数量m的发射线圈，公式(3)可以被扩展成如下所示的公式(4)。

S = A Σ_{v = 1}^{m} \cos (ωt - (v - 1) π / m) \cdot \cos (kp - (v - 1) π / m) - - - - (4)

= \frac{1}{2} A Σ_{v = 1}^{m} [\cos (ωt + kp - (v - 1) 2 π / m) + \cos (ωt - kp)] = 0 + \frac{m}{2} A \cos (ωt - kp)

在上式中，接收线圈和发射线圈之间的相位给出了标尺112的位置p。

图22A表示信号发生器202的一个实例，这种信号发生器特别适用于采用电压电源的装置，例如用于手持电池电源的测量工具(如手持编码器、测微器、带测量器，等等)。电路202包括发射线圈102、一个电容232、一个电阻234、和一个晶体三极管236，它们如图22A所示连接。图22B表示信号发生器202的另一种布局。在不工作时，电容232上的所有电荷都通过电阻234放掉。一个脉冲发生电路238将一个短脉冲输入到晶体管236的控制端，该晶体管通过电容232接地。结果，电容232被充电到电源电压+V(由一个适合的电压如电池产生)。

由于发射线圈102(一个电感线圈)和电容232组成一个谐振电路，所以在节点A测得的瞬时电压具有谐振特性，如图23所示。这个瞬时电压信号被发射线圈102感应传输到接收线圈104中，如图24A到24C所示。接收信号的幅值依赖于标尺112和接收线圈104之间的位置。例如，如果在时间点B对图24A中的接收信号采样，则表示标尺112与接收线圈104之间相对位置的采样信号就是一个具有最大幅值的正极性信号。利用图13所示的传感器所进行的实验表明，当接收线圈104的电感值为0.5μH，电容232的电容值为1nF，间隙127约为0.5mm，电源电压+V为3伏特时，在时间点B测得的最大的接收线圈输出信号约为60mV，电路202的谐振频率约为7MHz。图24B表示标尺112从图24A的位置移动1/4λ，从而当在时间点B采样时产生零幅值的输出信号。在图24C中，标尺112已经从图24A的位置移动1/2λ，从而当在时间点B采样时，产生一个最大幅值的负极性信号。

在每次对接收线圈输出信号进行采样时，电容232充电和放电。为了使本发明的感应传感器具有足够的准确度和移动跟踪能力，大约1kHz的采样频率是优选的。如果电容器232的电容值为1nF，则由电源产生的电荷等于(电容)×(电压变化)＝3×10^-9或3nC。对于1kHz的测量频率，电源的平均电流为3×10^-6amps，即等于3μA。3微安的电流即使对于一个以电池作为电源的传感器也是非常小的。所以，驱动电路202能够提供低工作负载循环，并产生很强的接收线圈104输出信号(最大约60mV)，而仍然使用非常小的电流和很高的采样速率。

为了进一步减少能耗，由脉冲发生器238产生的输入到晶体管236中的输入脉冲应当尽可能地短，这样就可以减少在电阻234上损失的电荷。在以上的实例中，如果脉冲宽度是一个微秒，电阻234为10kΩ，则通过电阻的平均电流仅为0.3μA。

前面所述的电路最好采用两个接收线圈。但是，如图20所示，接收线圈104和接收线圈104’都与同一个信号处理信道相连，每个都能用微处理器216进行处理。所以，对于本领域的普通技术人员来说，图20所示的电路可以只采用一个接收线圈104，但是要受到在本申请中所说的某些限制是显而易见的。

利用已知的插入法程序，微处理器216可以给出小于波长110长度的位置测量结果。微处理器216能够给出在波长110的二分之一长度内的绝对位置测量结果。例如，如图24D所示，在波长110的二分之一的范围内，微处理器216可以通过比较接收线圈在点387和388处分别输出的信号的幅值和极性区别位置d1和d2。点387处的输出信号值为V1，而点388处的输出信号为V2。但是，微处理器216无法测定d1点和d3点之间的绝对位置。位置d3对应于图24D中接收线圈输出信号的389点。

但是，对于某些应用，位置输出信号有可能超出波长110的二分之一的范围，但这不是一个问题。例如，有可能要求将传感器设置到一个与标尺112的长度一致的一个很长的测量范围中一个给定的已知点，那么，具有很高的分辨率和准确率的监视器的位置偏差只是在小于波长110的二分之一的很小的一个范围内。这样一种系统可能对于提供一个高分辨率的“极限信号”是有用的，例如在需要使极限信号的触发点容易调节以与不同工件的安装结构相一致的情况下。在这样一种系统中，微处理器216不使用方程(1)到(4)。而是将传感器输出的作为位置函数的周期输出信号简单地特征化，并存储在微处理器216中，并且输出信号被按照已知的方法清楚地转换成在已知的二分之一波长范围内的一个位置读数。

对于某些这样的应用，可以通过采用相对较长的波长110来增加其实用性。在这种情况下，本发明的增加的准确性对于在使用相对较长波长的情况下提供高分辨率和准确性的信号是特别有用的。在这种应用中，除了容易调节测量位置的优点外，本发明与已有技术中同样测量范围的“模拟”传感器相比还具有其他优点，其中接收线圈和标尺的可重复波长彼此增强，从而提供了比仅仅观测需要的测量范围较强的信号。

此外，与任何特殊布局相关的误差，其使得与理想值存在偏差(例如，由于制造公差)，将在重复波长的观测中被平均，所以能够提供比仅观测需要测量范围的简单制造的传感器更高的精确度。另外，某些应用可能受到移动方向或速度方面的物理限制，从而一个适用的高速微处理器在考虑到这些运动系统的物理限制的特殊数据处理算法的辅助下，通过连续地更新和记录传感器单元的运动历史能够克服在使用单一接收线圈传感器中所产生的任何位置不确定性。在所有情况下，都保持了低能耗感应传感系统的优点。所以，可以看到一个使用单一接收线圈104(如图4A所示)的传感系统，仅仅使用如图20所示的一个信号处理电路，仍能保持本发明的许多优点和由优选实施例所提供的实用性。

要实现本发明的高精确度和分辨率可能导致与在一个标尺波长范围内的各种相位的接收线圈相适应的读出头。所以在图25中所示读出头的另一个实施例中，两种相位的接收线圈104和104’分布在三个标尺波长110范围内，在相邻环路106、108、106’、和108’之间有一定间隙或孔隙。此外，图25中的传感器可以很容易地加以改进，即取消线圈104’而只使用一个接收线圈104，通过增加多于两个线圈来进行改进。如图25所示，接收线圈的完整波长110’(包括接收线圈104和104’)大于标尺112的波长110，可取的是为标尺波长的整数倍。

图25中的两相位传感器的基本构成与图15中所示的传感器相似，从而接收线圈104和104’中每个环路的一半利用导电路径158(实线)形成在第一层上，另一半利用导电路径159(虚线)形成在第二层上。这两层之间用一薄层绝缘层(没有画出)隔开，并通过通孔156电耦合。图25中的环路106、106’、108和108’，不是象图15中的钻石形或正方形环路，而是呈长方形的环路。如在本申请中所讨论的，除了可以使用长方形的环路，还可以使用其他形状的环路。每个长方形的宽度近似等于每个导电片114的宽度。

但是，如图25所示(接收线圈104中的环路用“1”表示，而接收线圈104’中的环路用“2”表示)，环路106、106’、108和108’不是重叠的，而是依次相连设置的。接收线圈104中的“+”环路与“-”环路不是彼此紧密相邻的，而是彼此间隔的，并分别利用第一层和第二层上的内部连接导体158’和159’实现电连接。然而，由于扰磁体元件114与接收线圈之间存在耦合间隙，所以接收线圈104和104’相应于扰磁体的连续运动会显示出连续变化的输出信号。内连导体158’和159’最好都沿着测量轴300设置，并且彼此对直，从而使它们不产生任何磁通量接收区域，这种区域可能产生错误的接收线圈输出信号，如上面所解释的。接收线圈104’中的环路106’和108’同样也是隔开的，并利用内连导体158’和159’实现电连接。

每个环路的长度，和环路之间的间隔是这样设置的，当标尺位于图25所示位置时，导电片114干扰通过接收线圈“+”环路106的磁通量，而不干扰通过接收线圈“-”环路的磁通量。结果，接收线圈104产生一个具有最大负值的输出信号。接收线圈104’产生一个零输出信号，这是因为环路106’和108’各有一半被干扰，于是接收线圈104’产生一个净值为零的输出信号。

当传感器的应用规定图25中导电片114的尺度波长110应比制作环路106和108，106’和108’所需的实际制造限制窄时，这种结构是特别有用的。这种结构的一种可以预见的应用是在标尺112为用现有的线性马达叠层构成的情况(其中标尺结构与图5C中的标尺结构相似)。在这种情况下，读出头可以采用一种现有的线性马达部件，而不再需要一个分开的传感器标尺。

在标尺112的另一个实施例中，标尺316是由一层导电材料层形成的，如图26A和26B所示，其上形成有规则地分开的孔318。标尺316可以很容易地用上面冲有或者钻有孔318的金属片制作。结果，标尺316可以比其他在本申请中描述的标尺更加容易和成本低廉地制造，并且特别适合于某些特殊用途。

在某些应用中，具有许多导电片114的标尺112可能是不实用的，或者是不需要的，例如在需要检测一个由导电材料构成的工件的位置的应用中。所以，在标尺112的另一个实施例中，一个不中断或连续的导体表面或部件312表示在图27A中，与发射线圈102和接收线圈104部分重叠，以构成另一种传感器308。导体部件312在测量轴300方向可以比接收线圈104长。导体部件312可以是将铜或其他导电材料呈细长方形沉积在基板316上而构成的，或者是由导电材料构成的任何工件，其与接收线圈104的“+”环路106和“-”环路108部分重叠。

如上所述，相应于标尺112，导体部件312吸收和干扰由发射线圈102产生的磁场。如图27A所示，导体材料312与接收线圈104的整个“+”环路106或者整个“-”环路108重叠。结果，接收线圈输出信号净值为零。当导体部件312沿着测量轴300向右移动，以与两个“+”环路106，但是仅仅一个“-”环路108重叠时，如图27B所示，接收线圈输出信号具有最大的正电压直。当导体部件312继续沿着测量轴300移动时，接收线圈104产生的输出信号如图27C所示。

如图27C所示，接收线圈输出信号从一个零伏特的最小值，这时有偶数个“+”环路106和“-”环路108没有被导体部件312干扰(图27A)，变化到一个最大电压输出信号V_max，这时多了一个“+”环路没有受到干扰(图27B)。如果接收线圈104中的“+”环路106和“-”环路108这样设置，使导在图27A和27B中环路的交替分布从一个“-”环路开始，那么接收线圈输出信号将在一个最大的负值和零值之间变化。

传感器308的一个优点是标尺易于制造，因为制作这种标尺时不需要上面所讨论的分开的矩形片114。此外，导体部件312可以是任何导体部件，如一个需要监测或控制其位置的机制零件。这种传感器308的缺点是信号强度，如图27C所示低于其他实施例，这是因为只有一个接收线圈环路(一个“+”环路106或一个“-”环路108)，而不是多个环路对输出信号有贡献。另一个缺点是测量范围受到读出头长度的限制。这个缺点可以通过制造一个非常长的读出头而克服。但是，较长的读出头比较短的读出头制造成本更高。长度较短的读出头在只需要测量或监测有限范围的应用中仍然可以使用。

此外，传感器308可能还比前面所述的实施例的精确度低，部分原因是由于传感器可能对间隙127的变化更加敏感。可以将传感器308用于除了图27A和27B所示的平面结构以外的其他结构中。例如，发射线圈102和接收线圈104可以设置成一个圆柱体形，其中测量轴为圆柱体的轴，导电片312可以是一根能够沿着测量轴300同轴移动的导体棒。

本发明的传感器可以用各种方式构成。例如，在前面图27A和图27B中所示的实施例中，可以将两个连续的导体部件312设置在读出头100的相对两侧，如图28所示。通过将读出头100设置在两个导体部件或标尺之间，可以增强接收线圈输出信号的强度。读出头100是对称的，所以适合于采用两个这样的导体部件312。其中环路106和108的一部分设置在印刷电路板的两侧的读出头154(图15)特别适用于图28所示的传感器。相反，可以在两个读出头100之间设置一个导体部件312，如图29所示。可以将两个读出头100输出的信号结合以增强信号强度。

传感器308的这两种结构可以被应用于本申请中所述的其他传感器实施例中。图30示意性地表示了采用比读出头100长的标尺112的上述实施例。图31示意性地表示了两种这样的标尺112，它们比读出头100长，设置在读出头100的相对两侧。以图31和图28所示的结构，可以将读出头100用于某些应用中，如一种柱塞规，其中读出头100通过一个作为一种密封的衬管与一根棒耦合，这根棒使得读出头可以在两个平行的标尺之间移动。图31的结构还示意性地表示了应用于具有设置在读出头161相对两侧的两个标尺163的旋转编码器160的另一个实施例。在这种情况下，读出头161可以由图16A中(例如)中的读出头161的一部分构成，其覆盖了基本小于360°的弧度。在这种情况下，可以将读出头161认为是图13中读出头150的曲面型式。

除此外，标尺112可以小于读出头100。如图32所示，接近于一个加长的读出头100设置了一个缩短的标尺12。如图33所示，在两个平行的读出头100之间设置了缩短的标尺112。也可以将图32和图33中的结构用于某些应用中，例如，用于测定液体的高度，其中标尺112是一个浮在液体上面的导体浮子，读出头100固定在盛装液体的容器的一个壁上。还可以将图32和图33中的结构用于旋转编码器160的另一个实施例中，其中标尺163形成一个基本小于360°的弧度。

对于上述在读出头的相对两侧设置标尺或导体部件的传感器结构，接收线圈104最好是如图34所示设置在基板126的相对两侧上。可以将接收线圈104设置在与读出头(图15)类似的基板126的两侧上，或作为两组分开的接收线圈104，诸如读出头136的接收线圈。这两组接收线圈104可以彼比准直，或者可以如图13所示相对于读出头150彼此偏置，如图35所示，发射线圈102最好构成分布在基板126相对两侧上的两个环路。一个通孔156将这些发射线圈环路连接耦合。

如上所述，扰磁体或导电片114干扰或抵消了通过接收线圈104延伸的磁通量以提供一个测量信号。在另一个实施例中，导电片114被磁通量“增强体”代替，这个“增强体”为通过接收线圈104的磁通量提供了一个增强的路径，从而增强了通过接收线圈的磁通量强度。进而在接收线圈104中感应生成一个测量信号。

如果一个具有高透磁率的物体(即一个磁通量增强体)向接近于读出头100的方向移动，则由发射线圈102产生的变化磁场将在磁通量增强体中形成一个低磁阻的路径。结果，发射磁场在磁场增强体附近产生更高的磁通量集聚或者磁通量密度。所以，接收线圈104所接收的磁通量在磁场增强体附近发生改变或者被增强了，这引起接收线圈输出一个非零的电动势信号。因此，当扰磁体在“+”环路106与“-”环路108之间移动时，在接收线圈104的输出端V+和V-测得的电压值将改变极性。

如果扰磁体移向读出头100，则发射线圈102产生的变化磁场将在接收线圈104中接近磁场增强体之处产生一个更强的磁场。如果磁场增强体接近接收线圈104，并沿着测量轴300放置，则由于环路106和108周期变化和磁场增强体引起的发射磁场的局部增强，使得接收线圈输出信号的AC幅值将随着波长110连续地和周期性地发生变化。可取的是，如上所述，相应于扰磁体相对接收线圈的移动，接收线圈104的输出信号具有一个平滑、连续的正弦波形状。连续的信号可以在沿测量轴300延伸的整个距离上提供准确的位置读数。

参见图36，标尺412包括多个安装在基板116上的磁场增强体414。增强体414最好具有高磁导率和低导电率(高电阻)，例如铁氧体。磁场增强体414最好还是非磁化的，从而它们不吸引任何铁磁颗粒。基板116最子具有比增强体414低的磁导率。基板116最好还是非导电的，特别是当增强体414的厚度415很小的时候。

增强体414，以及导电片114的长度最好等于波长110的一半，并且按照一个波长的间隔放置。增强体的厚度415最好使得它能够充分增强磁场，从而与在前面所述的实施例中的导电片相比，可以产生高的信号强度，或者大于其虽度。具有较大厚度的增强体414可以产生更大的接收信号强度，但是在具体的应用中，增强体的变化厚度是可以根据对于信号强度、压缩尺寸、或者其他因素而进行选择的。

在本发明中可以采用各种构形的增强体414。例如，在图37A中所示的标尺433包括用与增强体基本相同材料制成的支撑件116。增强体414在支撑件115上，利用，如表面成形技术制成为一个高出或突起的部分。标尺433上的增强体414与支撑件116是通过在相对于读出头100放置时，根据它们与环路106和108的接近程度来区分的。标尺433中的增强体414距离读出头100较近降低了接近该增强体的磁通量部分的磁路的磁阻，这对于磁导率变化具有影响。结果，标尺133以与标尺412基本相似的方式工作。

另外，图37B中所示的标尺434包括构成具有较低导磁率叠层的支撑件116(氧化铝)，这些叠层交替插在或者粘结在增强体414之间。增强体限定在它们的外露表面之间。支撑体116一种具有较低磁导率材料构成的间隔和粘结部件，与增强体414一起，构成一个具有较高和较低磁导率材料的相间叠层。

标尺434中的支撑件116可以是由导电材料制成的，从而如上所述起到扰磁体的作用。结果，标尺434包括磁场增强体和扰磁体，以产生一个附加的结果，这种结果可以产生比仅仅使用扰磁体或磁场增强体更强的接收输出信号。

一种结合了设置在一个支撑件上的扰磁体和磁场增强体的、特别有用的标尺结构在图37C中表示为标尺435。标尺435包括与支撑件116构成一体的扰磁体114(如前面相对于图5B所述的)，扰磁体最好是由一种高导电率、坚固而且稳定的材料制成。增强体414插在或者粘结在扰磁体之间的间隙或凹槽中。结果，由于增强体414最好是由铁氧体制成的，这种材料是一种机械性能很差的材料，所以具有扰磁体114的支撑件116提供了机械支撑作用，并且使增强体更加耐用。

所有在前面描述的几何设计原理和在本申请中公开的电路都可以通过利用磁场增强体414来增强通过接收线圈104的磁通量而被用于产生高精确度和在本申请中所述的其他优点。如果用磁场增强体414取代扰磁体元件114，则上述的和在附图中所示的各种读出头几何结构，以及在本申请中公开的电路构思和机械结构都可以用于提供比已有技术的“增强型编码器”更好的精确度。上述的低能耗电路技术可以与磁场增强体414结合使用，并且仍然保持它们的低能耗特性。在所有情况下，相关技术领域中的普通技术人员应当理解当用一个磁场增强体414取代一个扰磁体114时，输出信号的极性也会颠倒过来。

本领域中的普通技术人员可以认识到对于上述的磁场增强体实施例可以作出各种其他的改进。例如，尽管支撑件116最好是用非导体(高电阻)材料制成的，但是根据制造条件的不同，它也可以是用导体材料制成的，使得增强体414附近的磁通量密度不同于增强体之间的磁通量密度(如由导体支撑件所引起的)。另外，与标尺433相似，可以构成单块的增强体，从而增强体414与支撑件116之间通过改变支撑件的磁导率的方法，或者通过改变某些通过支撑件的磁路的磁阻的方法，如在支撑件上增加或设置另一种不同类型的材料来加以区分。

如上所述，本发明提供一种能够产生高精确度位置信号，并且可以利用印刷电路板技术以低成本制造的感应传感器。本发明对于由颗粒，包括铁磁颗粒以及油、水和其他液体引起的污染不敏感。结果，本发明的感应传感器可以用于大多数车间环境中。本发明不需要复杂的或高成本的密封以防止污染进入传感器。可以使本发明的传感器具有相当大的间隙127(最大可达2mm)，而仍然能够产生可接受的接收线圈输出信号和高精确度。所以，对于本发明的感应编码器无需精密的装配公差，从而与其他类型的编码器相比能够更加便宜地制造。

接收线圈，或读出头最好形成在一个其高度小于其宽度或长度的浅薄区域中。结果，由于本发明的装置所需的空间小于现有技术中的传感器所占空间，所以它能够应用于许多场合。本发明的接收线圈是由简单的导体构成的，所以基本上可以认为它们是无源的。使用接收线圈的根本目的是产生一个由接收磁场感生的电动势。利用一个适合的分析电路对此电动势进行分析，以测量读出头相对于标尺沿着测量轴的移动。尽管可以设计一种分析电路，用该电路分析由干扰接收线圈的有源装置产生的磁场感应电动势，但是为了便于说明，在本申请中，以这种途径得到的信号被认为是叠加在接收线圈的基本无源响应上的分析信号。

本发明的标尺是无源的，所以不需要导线或连接元件与电路相连。结果，本发明可以更加可靠、更加容易地封装和安装在各种装置中，并且可以比其他感应型编码器更加容易地应用于手持测量工具。此外，本发明提供了一种低能耗驱动电路，这进一步使得本发明的感应编码器可以容易地应用于电池-电源和太阳能电池-电源的手持工具，以及其他低能耗装置中。

本领域中的普通技术人员将认识到上述的发明提供了一种可以应用于各种装置中的感应传感器。尽管为了解释本发明而描述了本发明的一些具体实施例，和实例，但是在不脱离本发明的构思和范围的前提下，还可以作出许多等效的改进。例如，对于接收线圈104来说，虽然已经图示并描述了正弦波形、长方形和三角形的环路106和108，但是，各种其他的几何形状也是可以采用的，包括在一个具体的读出头中不同相位的环路采用不同的几何形状。同样，虽然图示和描述的一般为长方形的导体片，但是也可以使用其他几何形状的导体片。在这些几何形状导致产生输出信号与位移的非正弦波函数关系的情况，可以将实际的函数在查阅表中，或者利用本领域中普通技术人员熟知的其他方法加以规范，而在本申请中描述的位置计算公式可以根据熟知的信号处理技术加以改变或者取代。

此外，本发明一般是针对相对位置编码器进行描述的。通过，例如，提供若干平行或同轴的、具有不同长度的接收线圈，这些线圈与同样是具有不同长度的若干平行或同轴的标尺感应耦合，可以将本发明用于绝对位置编码器。另外，虽然一般将本发明的感应传感器描述成用于位置编码器，但是这些传感器可以用于任何实用的非测量装置，如存在探测器或解算器。所以，本发明不受说明书的限制，它的范围完全由下列的权利要求书所确定。

Claims

1、一种位置传感系统，包括：

一个磁场源，它在一个磁场区域中产生变化的磁通量；

至少一个第一传感导体，该传感导体位于一个浅薄区域中，并设置成能够沿着一条测量轴形成一种预定的周期分布的磁通量接收区域，并且设置在所说磁场区域中以响应变化的磁通量，在所说传感导体的至少一个输出端上被动产生一个电动势信号；

一个支撑件；

许多扰磁体，这些扰磁体具有规定的形状，由导体材料制成，以预定的间隔定位在所说支撑件上，并且可以在磁场中移动，从而变化的磁通量在所说扰磁体中产生涡流，其对于该扰磁体附近的磁通量产生扰动；

扰磁体和传感导体的周期分布可以彼此相对从一个第一位置移动到一个第二位置，其中所说第一位置是指周期分布的第一部分与至少一个扰磁体重叠的位置，所说第二位置是指周期分布的第二部分与至少一个扰磁体重叠的位置，从而扰磁体改变了从第一位置到第二位置之间的电动势，扰磁体的预定间隔是确定的，从而所说的许多扰磁体与传感导体的周期分布相互作用，响应于所说扰磁体与所说传感导体的周期分布之间沿着所说测量轴方向的连续相对运动，在所说传感导体的输出端上产生一个连续变化的周期电动势信号；

一个至少与所说第一传感导体的输出端耦合的分析电路，它根据至少在所说第一传感导体的输出端上产生的变化电动势信号确定在所说第一位置与第二位置之间传感导体相对于这些扰磁体的位置。

2、如权利要求1所述的位置传感系统，其特征在于：所说的传感导体的预定周期分布限定至少一个第一类型的区域，该区域响应于变化的磁场产生一个第一极性的电动势，至少一个第二类型的区域，该区域响应于变化的磁场产生一个第二极性的电动势，所说第一类型区域和第二类型区域沿着测量轴的方向彼此相间设置。

3、如权利要求2所述的位置传感系统，其特征在于：所说第一类型区域的数量等于所说第二类型区域的数量，从而当没有扰磁体存在时，所说传感导体输出端的总电动势基本等于零。

4、如权利要求2所述的位置传感系统，其特征在于：至少第一类型的区域限定了基本封闭的区域，其中至少所说第一类型的至少两个基本封闭的区域由一个比所说基本封闭区域窄的延伸部分连接，从而减少了用于将所说传感导体沿着预定的周期分布进行可工作布置的通孔和绝缘覆层的数量。

5、如权利要求2所述的位置传感系统，其特征在于：所说第一和第二类型区域构成有效封闭的环路，这些环路沿着所说测量轴分开设置，并由第一和第二内连导体部分连接，相邻环路之间的每个第一内连导体均与相应的第二内连导体部分准直，其间有一个绝缘部分，从而消除了在所说封闭环路之间的磁通量接收区域。

6、如权利要求1所述的位置传感系统，其特征在于：该系统还包括至少一个在所说磁场区域中具有第二预定周期分布的第二传感导体，其中所说第二传感导体与所说分析电路形成可工作耦合，所说分析电路可以确定在一个预定间隔内的空间位置。

7、如权利要求6所述的位置传感系统，其特征在于：所说第一传感导体的预定周期分布的至少一个部分与所说第二传感导体的预定周期分布的至少一个部分重叠，从而第一和第二传感导体的磁通量接收区域在第一和第二传感导体之间至少是部分共享的。

8、如权利要求1所述的位置传感系统，其特征在于：所说测量轴基本为圆形，所说第一传感导体的预定分布至少沿着所说圆形测量轴的一部分设置。

9、如权利要求1所述的位置传感系统，其特征在于：所说浅薄区域至少形成一个圆柱体的一部分，该系统还包括一个用于接纳所说传感导体的基本为圆柱体的安装件，其中所说支撑件基本为圆柱体形，并且所说支撑件和安装件基本是同轴的。

10、如权利要求1所述的位置传感系统，其特征在于：所说浅薄区域至少形成一个圆柱体的一部分，扰磁体是由该支撑件上以齿轮方式规则地和沿径向延伸的部分构成的。

11、如权利要求1所述的位置传感系统，其特征在于：所说周期分布定义了一个波长，其中每个扰磁体的长度大约等于所说波长的一半。

12、如权利要求1所述的位置传感系统，其特征在于：所说支撑件是由导电材料制成的，其中扰磁体的导电率大于支撑件的导电率，扰磁体与支撑件是一体构成的，所说支撑件经过处理以周期性地改变所说支撑件的微观结构，从而形成许多扰磁体，这些扰磁体的导电率与在这些扰磁体之间的支撑件的相邻部分的导电率具有实质的不同。

13、如权利要求1所述的位置传感系统，其特征在于：所说磁场源包括至少一个磁通量环路，该环路包括至少一个导体，和一个与该磁通量环路耦合的电流源，该电流源在所说导体中产生变化电流。

14、如权利要求13所述的位置传感系统，其特征在于：所说磁通量环路包括彼此大体平行、并与所说测量轴大体平行的边部，其中所说扰磁体的预定间隔具有一定长度，所说磁通量环路在测量轴方向具有端部，这些端部位于超出所说传感导体的周期分布的端部预定间隔的至少一半长度的距离处。

15、如权利要求13所述的位置传感系统，其特征在于：所说磁通量环路包括彼此大体平行、并与所说测量轴大体平行的边部，其中磁通量环路的端部基本围绕着所说传感导体的周期分布的相对端，并且该端部沿着垂直于所说测量轴的方向倾斜。

16、如权利要求13所述的位置传感系统，其特征在于：所说电压脉冲发生器包括：

电压源和接地端子，所说磁通量环路的一个第一端子与该电压源端子耦合，

一个电容器，它具有第一和第二端子，所说电容器的第一端子与所说磁通量环路的第二端子耦合，

一个开关元件，它具有第一、第二和控制端子，所说开关的第一端子与所说电容器的第二端子耦合，所说开关的第二端子与所说接地端子耦合，所说控制端子被周期性驱动，和

一个电阻，它具有与所说电压源端子耦合的一个第一端子，和与所说电容器的第二端子耦合的一个第二端子。

17、如权利要求13所述的位置传感系统，其特征在于：所说电压脉冲发生器包括：

电压源和接地端子，所说磁通量环路的一个第一端子与所说接地端子耦合，

一个开关元件，它具有第一、第二和控制端子，所说开关的第一端子与所说电容器的第二端子耦合，所说开关的第二端子与所说接地端子耦合，并且周期性驱动所说控制端子，和

18、如权利要求13所述的位置传感系统，其特征在于：所说电流源包括一个与所说磁通量环路并联的电容器，该电容器具有与所说磁通量环路的电感共振匹配的电容值。

19、如权利要求13所述的位置传感系统，其特征在于：所说电流源受控激发出可以工作的磁通量变化，这种激发过程是以选定的采样间隔进行的。

20、如权利要求1所述的位置传感系统，其特征在于：所说分析电路包括：

一个放大器，它具有输入端和输出端，所说输入端与所说传感导体的输出端耦合，并将由此输出端输出的信号放大，所说放大器在其输出端产生一个放大的电压信号，

一个混合器，它与所说放大器的输出端相连，以接收所说放大的、并与所说变化磁场同步的电压，所说混合器在其输出端产生一个混合信号，

一个滤波器，它具有一个输入端，该输入端与所说混合器的输出端耦合、用以接收混合信号的，并在其输出端产生一个过滤信号，

一个处理器，该处理器分析至少来自第一传感导体的过滤信号，并根据这个过滤信号确定该传感单元处于第一位置或者第二位置。

21、如权利要求20所述的位置传感系统，其特征在于：所说预定间隔定义了一个测量波长，当所说扰磁体相对于第一和第二环路移动时，所说处理器对波长的数目进行计数。

22、如权利要求1所述的位置传感系统，其特征在于：所说分析电路包括一个与传感导体并联的电容器，所说电容器的电容值与所说传感导体的电感值共振匹配。

23、如权利要求1所述的位置传感系统，其特征在于：所说分析电路包括用于当相对移动超过等于一个预定间隔的增量时检测状态，并根据移动方向使累计器增加或者减少计数的装置，和用于将累计器的信息与在一个预定间隔内的空间位置结合的装置，从而能够清楚地确定对应于超过一个预定间隔的相对移动的位置。

24、如权利要求1所述的位置传感系统，其特征在于：所说浅薄区域基本是平面的，所说扰磁体包括第一组共面扰磁体，和第二组共面扰磁体，第一和第二组扰磁体相互准直和平行，所说传感导体设置在第一和第二组扰磁体之间。

25、一种位置传感系统，包括：

一个磁场源，它在一个磁场区域中产生变化的磁通量；

至少一个第一传感导体，该传感导体位于一个浅薄区域中，被设置成能够沿着一条测量轴形成一种预定的周期分布的磁通量接收区域，并且设置在所说磁场区域中以响应变化的磁通量，在所说传感导体的至少一个输出端上被动产生一个电动势信号，所说预定周期分布限定了一组第一类型的区域，这些区域响应于变化的磁场产生一个第一极性的电动势，和至少一个第二类型的区域，该区域响应于变化的磁场产生一个第二极性的电动势，所说第一类型区域和第二类型区域沿着测量轴的方向彼此相间设置；

至少一个具有预定形状和由位于磁场区域中的导体材料制成的扰磁体，从而变化的磁场在所说扰磁体内产生涡流，并对所说扰磁体附近的磁场产生扰动；

所说扰磁体和传感导体的周期分布可以彼此相对从一个第一位置移动到一个第二位置，其中所说第一位置是指周期分布的第一部分与所说扰磁体重叠的位置，所说第二位置是指周期分布的第二部分与所说扰磁体重叠的位置，从而扰磁体改变了从第一位置到第二位置之间的电动势，所说扰磁体与传感导体的周期分布相互作用，响应于所说扰磁体与所说传感导体的周期分布之间沿着所说测量轴方向的连续相对运动，在所说传感导体的输出端上产生一个连续变化的周期电动势信号；

一个与所说传感导体的输出端耦合的分析电路，它根据至少在所说传感导体的输出端上产生的变化电动势信号确定在所说第一位置与第二位置之间传感导体相对于这些扰磁体的位置。

26、如权利要求25所述的位置传感系统，其特征在于：当沿着所说测量轴测量时，所说扰磁体的长度大于周期分布的长度，当所说周期分布被扰磁体部分覆盖时，所说分析电路确定位置。

27、如权利要求25所述的位置传感系统，其特征在于：当沿着所说测量轴测量时，所说扰磁体的长度短于所说周期分布的长度，当整个扰磁体位于所说周期分布的端部之间时，所说分析电路确定位置。

28、如权利要求25所述的位置传感系统，其特征在于：所说第一类型区域的数量等于所说第二类型区域的数量，从而当没有扰磁体存在时，所说传感导体输出端的总电动势基本等于零。

29、如权利要求25所述的位置传感系统，其特征在于：所说第一类型的区域限定了基体封闭的区域，其中至少所说第一类型的至少两个基本封闭的区域由一个比所说基本封闭区域窄的延伸部分连接，从而减少了用于将所说传感导体沿着预定的周期分布进行可工作布置的通孔和绝缘覆层的数量。

30、如权利要求25所述的位置传感系统，其特征在于：所说第一和第二类型区域构成有效封闭的环路，这些环路相互紧邻，从而消除了在所说封闭环路之间的磁通量接收区域。

31、如权利要求25所述的位置传感系统，其特征在于：在所说磁场区域中包括至少一个具有预定周期分布的第二传感导体，其中所说第二传感导体与所说分析电路形成可工作耦合，所说分析电路可以确定在一个预定间隔内的空间位置。

32、如权利要求25所述的位置传感系统，其特征在于：所说第一传感导体的预定周期分布的至少一个部分与所说第二传感导体的预定周期分布的至少一个部分重叠，从而第一和第二传感导体的磁通量接收区域在第一和第二传感导体之间至少是部分共享的。

33、如权利要求25所述的位置传感系统，其特征在于：相应于所说扰磁体相对所说传感导体的周期分布的连续移动，产生一个基本为正弦波形状的输出信号。

34、如权利要求25所述的位置传感系统，其特征在于：所说磁场源包括至少一个磁通量环路，该环路由位于所说浅薄区域中，并围绕着所说周期分布区域设置的至少一个导体构成，和一个与该磁通量环路耦合的电流源，该电流源在所说导体中产生变化电流。

35、如权利要求25所述的位置传感系统，其特征在于：所说分析电路包括用于当在第一方向，和/或第二方向的相对移动等于或超过等于一个周期的增量时检测状态，并据此使累计器增加或者减少计数的装置，和用于将累计器的信息与在一个周期内的空间位置结合的装置，从而能够清楚地确定对应于超过一个周期的相对移动的位置。

36、一种用于位置传感系统的接收装置，所说位置传感系统在一个磁场区域产生变化的磁通量，并且包括至少一个可以沿着测量轴方向相对于所说磁场区域移动的扰磁元件，该接收装置包括：

一个位于所说磁场区域中的接收装置支撑件；

至少一个由所说接收装置支撑件承载的无源传感导体，所说传感导体位于一个浅薄区域中，并设置成沿着所说测量轴和在所说磁场区域中形成具有预定周期分布的磁通量接收区域，以响应于变化的磁通量在所说传感导体的至少一个输出端被动产生一个电动势，所说的预定周期分布限定了一组第一类型的区域，这些区域响应于变化的磁场产生一个第一极性的电动势，和至少一个第二类型的区域，该区域响应于变化的磁场产生一个相反分第二极性的电动势，所说第一类型区域和第二类型区域沿着测量轴的方向彼此相间设置；

所说无源传感导体的周期分布与扰磁元件配合工作，相对于任何工作范围内的扰磁体与所说接收装置支撑件之间沿着测量轴的相对移动，在所说传感导体的输出端产生一个连续变化的周期电动势。

37、如权利要求36所述的接收装置，其特征在于：所说周期分布包括大体为正弦波形的分布，相应于所说扰磁体在磁场中相对于所说接收装置支撑件的移动，输出信号基本上为正弦波形状。

38、一种位置传感系统，包括：

至少一个产生变化驱动信号的驱动电路；

至少一个第一磁通量产生导体，所说导体位于一个浅薄区域中，并被设置成沿着一条测量轴形成一种预定的周期分布的磁通量产生区域，该导体与所说驱动电路耦合，并接收所说驱动信号以在所说规定周期分布内产生变化的磁通量；

至少一个传感导体，该传感导体接收至少一部分由所说磁通量产生导体产生的磁通量，以相应于这个变化磁通量在所说传感导体的一个输出端上产生一个电动势；

一个支撑件；

许多扰磁体，这些扰磁体具有规定的形状，由导体材料制成，以预定的间隔设置在所说支撑件上，并且可以在磁场中移动，从而变化的磁通量在所说扰磁体中产生涡流，其对于该扰磁体附近的磁通量产生扰动；

扰磁体和传感导体的周期分布可以彼此相对从一个第一位置移动到一个第二位置，其中所说第一位置是指周期分布的第一部分与至少一个扰磁体重叠的位置，所说第二位置是指周期分布的第二部分与至少一个扰磁体重叠的位置，从而扰磁体改变了所说传感导体中从第一位置到第二位置之间的电动势，扰磁体的预定间隔是确定的，从而所说的许多扰磁体与传感导体的周期分布相互作用，响应于所说扰磁体与所说传感导体的周期分布之间沿着所说测量轴方向的连续相对运动，在所说传感导体的输出端上产生一个连续变化的周期电动势信号；

一个与所说传感导体的输出端耦合的分析电路，它根据在所说传感导体的输出端上产生的变化电动势信号确定在所说第一位置与第二位置之间传感导体相对于这些扰磁体的位置。

39、如权利要求38所述的位置传感系统，其特征在于：当沿着测量轴测量时，所说磁通量产生导体的规定周期分布具有选定的长度，支撑件上的扰磁体的总长度大于所说的选定长度。

40、如权利要求38所述的位置传感系统，其特征在于：所说磁通量产生导体的周期分布限定了至少一个第一类型的区域，该区域响应于变化的磁场产生一个第一极性的电动势，和至少一个第二类型的区域，该区域响应于变化的磁场产生一个第二极性的电动势，所说第一类型区域和第二类型区域沿着测量轴的方向彼此相间设置。

41、如权利要求40所述的位置传感系统，其特征在于：所说第一类型区域的数量等于所说第二类型区域的数量，从而当没有扰磁体存在时，所说传感导体输出端的总电动势基本等于零。

42、如权利要求40所述的位置传感系统，其特征在于：它还包括至少一个第二磁通量产生导体，该导体与所说第一磁通量产生导体基本相同，且与之重叠，并且沿着测量轴与所说第一磁通量产生导体有空间相差。

43、如权利要求42所述的位置传感系统，其特征在于：所说驱动电路为所说第二磁通量产生导体提供一个相差驱动信号，该信号在时间上相对于施加给第一磁通量产生导体的驱动信号具有相差，其中分析电路包括一个相位测量器，它将该驱动信号的时间相位与在所说传感导体的输出端上产生的电动势信号的时间相位进行比较，以得出位置信息。

44、一种用于位置传感系统的发射装置，所说位置传感系统的发射装置由具有一定分布的磁通量产生导体产生变化的磁通量，该系统具有至少一个传感导体，该传感导体可工作地围绕着磁通量产生导体的可工作分布，至少一个扰磁元件，其相对于变化的磁通量可以移动，被扰动的磁通量接近至少一个扰磁元件，一个分析电路与所说传感导体的至少一个输出端耦合，并且能够根据在所说传感导体的输出端产生的、作为位置函数的一个变化的电动势信号，在规定范围内确定至少一个扰磁元件相对于磁通量产生导体沿则量轴的位置；

一个发射装置支撑件，其可工作地接近于至少一个扰磁体；

至少一个产生变化的驱动信号的驱动电路；

至少一个第一磁通量产生导体，该导体位于一个浅薄区域中，固定在所说的发射装置支撑件上，并被设置成沿着测量轴形成一种规定的周期分布的磁通量产生区域，该导体与一个驱动电路耦合，接收所说驱动信号以在规定周期分布内产生一个变化的磁通量，所说预定周期分布限定了一组第一类型的区域，这些区域相应于所说驱动信号产生一个第一极性的磁通量，和至少一个第二类型的区域，该区域相应于所说驱动信号产生一个第二极性的磁通量，所说第一类型区域和第二类型区域沿着测量轴的方向彼此相间设置；

变化磁通量的周期空间分布与至少一个扰磁元件配合工作以相对于在任何工作范围内的扰磁元件与所说发射装置支撑件之间沿着测量轴的相对移动，在所说传感导体的输出端产生一个连续变化的周期电动势。

45、一种位置传感器，包括：

第一路导电材料，其被驱动以产生一个变化的磁场，所说第一路基本是直线形的，并与一条测量轴基本平行；

至少一个具有预定形状和由一种导电的非磁性材料制成的扰磁体，其可在磁场中移动，并对该扰磁体附近的磁场产生产生扰动；

设置在所说磁场中的第二路导电材料，该第二路通常平行于所说测量轴从一个第一端延伸到一个第二端，沿着该路径具有周期横向的空间变化，其包括该第二路与所说第一路接近的至少一个第一部分，和比第一部分距离第一路远的至少一个第二路的第二部分，所说第二路相应于所说磁场产生一个输出信号；和

所说第二路和扰磁体可以沿着测量轴从一个第一位置彼此相对移动到一个第二位置，所说第一位置是指第二路的第一部分与所说扰磁体接近的位置，所说第二位置是指所说第二部分与所说扰磁体接近的位置，从而在第一和第二位置之间连续地改变输出信号，该输出信号指示出第二路相对于扰磁体的位置。

46、如权利要求45所述的位置传感器，其特征在于：所说第二路包括一个从第二端向第一端折回的折回部分，该折回部分和其他部分表现了封闭在变化磁场中至少一个区域内的周期横向空间变化。

47、如权利要求46所述的位置传感器，其特征在于：所说折回部分借助于绝缘覆层与所说第一和第二部分交迭，因此第一和第二部分以及折回部分在折回部分的相对两侧限定了至少第一和第二类型区域，第一类型区域产生一个与第二类型区域产生的输出信号分量相反极性的输出信号分量。

48、如权利要求47所述的位置传感器，其特征在于：还包括设置在磁场中的第三路导电材料，所说第三路为第二路相对于一条与测量轴平行的轴的反射镜象，该第三路平行于据说测量轴定位，包括在第一端与第二路的折回部分电耦合的折回部分，第三路沿着在第三路的折回部分的相对两侧包括第三和第四部分的路径具有周期横向的空间变化，第二和第三路一起产生一个输出信号。

49、一种位置传感系统，包括：

一个用于产生交变电流的电流源，

一个第一导电路径，该路径基本封闭了一个区域，并与该交变电流源耦合，所说交变电流通过第一导电路径，在所说区域中产生交变磁通量，

一组由导电材料构成、沿一条测量轴延伸的第一和第二交变环路，这些环路设置在，但是不平行于所说的磁通量，每个所说的第一环路在其中限定了一个第一区域，在相应于磁通量产生沿第一方向的第一电流，每个所说的第二环路在其中限定了一个与第一区域基本相同的第二区域，在相应于磁通量产生沿第二、相反方向的第二电流，

一个安装件，

至少一个扰磁体，所说扰磁体由第一种导电材料构成、设置在所说安装件上，并可在磁通量中移动，从而所说磁通量在所说扰磁体中产生涡流，扰磁体沿测量轴方向的长度不等于第一和第二环路长度的两倍，

扰磁体与第一和第二环路可以沿着测量轴从一个第一位置相对移动到一个第二位置，所说第一位置是指至少某些第一环路与扰磁体的扰磁部分重叠的位置，所说第二位置是指至少某些第二环路与扰磁体的扰磁部分重叠的位置，从而第一和第二环路分别在第一位置和第二位置处产生第一和第二电流的变比部分，

一个与所说第一和第二环路耦合的分析电路，它可根据在第一和第二环路中产生的第一和第二电流确定在第一和第二位置之间所说第一和第二环路相对于所说扰磁体的位置。

50、一种用于感应位置编码器的驱动电路，所说编码器包括一个具有第一端和第二端的磁场产生元件，该驱动电路与一个电源耦合，该驱动电路包括：

与所说电源耦合的第一和第二电源端子，第一和第二电源端子之一与所说磁场产生元件的第一端耦合，

一个具有第一端和第二端的电容器，所说电容器的第一端与所说磁场产生元件的第二端耦合，

一个具有第一、第二和控制端的开关元件，所说开关元件的第一端与所说电容器的第二端耦合，所说开关元件的第二端与第二电源端子耦合，并且周期性驱动控制端，

一个电阻，它具有与所说电压源端子耦合的一个第一端子，和与所说电容器的第二端子耦合的一个第二端子，从而当开关元件的控制端被周期性驱动时，驱动电路向所说磁场产生元件提供一个共振信号。

51、一种用于位置传感器的分析电路，该位置传感器包括一个发射装置和一个接收装置，该分析电路包括：

用于驱动该发射装置的交流源，

具有输入端和输出端的一个放大器，该输入端与接收装置耦合，并放大来自接收装置的信号，从而在其输出端产生一个放大的信号，

一个混合器，该混合器与所说放大器的输出端耦合，以接收放大信号，该混合器与所说交流源耦合，并在该混合器的输出端产生一个混合信号，

一个滤波器，其输入端与所说混合器的输出端耦合，接收混合信号，并在该滤波器的一个输出端产生一个经滤波的信号，和

一个处理器，该处理器分析所说过滤信号，并根据所说过滤信号确定传感器的位置。

52、一种位置传感系统，包括：

一个磁场源，它在一个磁场区域中产生变化的磁通量，

至少一个第一传感导体，该传感导体位于一个浅薄区域中，并设置成能够沿着一条测量轴形成一种预定的周期分布的磁通量接收区域，并且设置在所说磁场区域中以响应变化的磁通量，在所说传感导体的至少一个输出端上被动产生一个电动势信号，

一个支撑件，

许多具有规定形状、并由一种导磁材料制成的磁通量增强体，该增强体以预定的间隔定位在所说支撑件上，并可以相对于磁通量移动，从而所说磁通量增强体增加了所说磁通量增强体附近的变化磁场的磁通量密度，

磁通量增强体和传感导体的周期分布可以彼此相对从一个第一位置移动到一个第二位置，其中所说第一位置是指周期分布的第一部分与至少一个磁通量增强体重叠的位置，所说第二位置是指周期分布的第二部分与至少一个磁通量增强体重叠的位置，从而磁通量增强体改变了从第一位置到第二位置之间的电动势，磁通量增强体的预定间隔是确定的，从而所说的许多磁通量增强体与传感导体的周期分布相互作用，响应于所说磁通量增强体与所说传感导体的周期分布之间沿着所说测量轴方向的连续相对运动，在所说传感导体的输出端上产生一个连续变化的周期电动势信号，和

一个至少与所说第一传感导体的输出端耦合的分析电路，它根据至少在所说第一传感导体的输出端上产生的变化电动势信号确定在所说第一位置与第二位置之间传感导体相对于这些磁通量增强体的位置。

53、如权利要求52所述的位置传感系统，其特征在于：它还包括至少一个具有规定形状和由一种设置在所说支撑件上、在所说磁通量增强体之间的导电材料构成的扰磁体，所说扰磁体可以在磁场中移动，从而变化的磁通量在所说扰磁体中产生涡流，所说扰磁体对其附近的磁场产生扰动。

54、如权利要求52所述的位置传感系统，其特征在于：所说浅薄区域至少形成一个圆柱体的一部分，其中磁通量增强体由从支撑件上以齿轮方式规则地沿径向延伸的部分构成。

55、一种位置传感系统，包括：

至少一个产生变化驱动信号的驱动电路，

至少一个第一磁通量产生导体，该导体位于一个浅薄区域中，并设置成沿着测量轴形成一种规定的周期分布的磁通量产生区域，该导体与一个驱动电路耦合，接收所说驱动信号以在规定周期分布内产生一个变化的磁通量，

至少一个传感导体，它接收至少一部分由该磁通量产生导体产生的磁通量，以相应于所说变化的磁通量在所说传感导体的输出端产生一个电动势信号，

一个支撑件，

磁通量增强体和传感导体的周期分布可以彼比相对从一个第一位置移动到一个第二位置，其中所说第一位置是指周期分布的第一部分与至少一个磁通量增强体重叠的位置，所说第二位置是指周期分布的第二部分与至少一个磁通量增强体重叠的位置，从而磁通量增强体改变了传感导体从第一位置到第二位置之间的电动势，磁通量增强体的预定间隔是确定的，从而所说的许多磁通量增强体与传感导体的周期分布相互作用，响应于所说磁通量增强体与所说传感导体的周期分布之间沿着所说测量轴方向的连续相对运动，在所说传感导体的输出端上产生一个连续变化的周期电动势信号，和

一个与所说传感导体的输出端耦合的分析电路，它根据至少在所说传感导体的输出端上产生的变化电动势信号确定在所说第一位置与第二位置之间传感导体相对于这些磁通量增强体的位置。

56、如权利要求55所述的位置传感系统，其特征在于：它还包括至少一个具有规定形状和由一种设置在所说支撑件上、在所说磁通量增强体之间的导电材料构成的扰磁体，所说扰磁体可以在磁场中移动，从而变化的磁通量在所说扰磁体中产生涡流，所说扰磁体对其附近的磁场产生扰动。

57、如权利要求55所述的位置传感系统，其特征在于：所说浅薄区域至少形成一个圆柱体的一部分，其中磁通量增强体由从支撑件上以齿轮方式规则地沿径向延伸的部分构成。