CN1704742A

CN1704742A - 具有桥接电路的物理量检测设备和温度补偿方法

Info

Publication number: CN1704742A
Application number: CNA2005100734735A
Authority: CN
Inventors: 濑户贤治
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2025-05-30
Also published as: US20050285601A1; CN100552400C; US7126355B2

Abstract

一种物理量检测设备，包括用于产生AC电压的AC电压产生器和桥接电路，该电路具有其上被施加所述AC电压的第一和第二输入点及被连接到差分放大器的第一和第二输出点。该桥接电路包括第一传感器元件，其阻抗随所要测量的物理量而改变，以及第二传感器元件，其阻抗也随所要测量的物理量而改变。所述第一和第二传感器元件具有正的温度特性，其中灵敏度随温度升高而增加。所述AC电压产生器包括振荡器和用于提供所述AC电压的限幅器，响应所述振荡器的输出信号，所述AC电压的幅度被限制在预定范围内。所述限幅器具有负的温度特性，其随温度的升高而降低所述AC电压的幅度，由此补偿所述第一和第二输出点之间所产生的差分电压的温度依赖性。

Description

具有桥接电路的物理量检测设备和温度补偿方法

技术领域

本发明涉及一种具有桥接电路的物理量检测设备，更具体来说，涉及一种检测设备，所述检测设备包括一对传感器元件(element)，所述传感器元件的阻抗随所要测量的物理量而改变。如在这里所使用的那样，所述“物理量”是可以通过传感器元件测量的任何量，以及指的是这样的各种量中的任意一种，所述量诸如是力(包括转矩负载的各种力)、电流、电压、光通量和温度。

背景技术

包括磁致伸缩传感器元件的磁致伸缩负载检测设备已经发展了许多年。磁致伸缩传感器元件是由磁致伸缩材料制成的元件，其初始磁导率随所给定的负载而改变，以及，例如，作为检测线圈的阻抗(例如电感和电阻)的变化来检测磁致伸缩材料的初始磁导率的变化。优选的磁致伸缩材料的例子包括磁性材料、软磁性材料和超磁性材料，例如铁合金、铁铬合金、铁镍合金、铁钴合金、纯铁、铁硅合金、铁铝合金和坡莫合金。

图1A是示出传统磁致伸缩负载检测设备中的典型检测电路的等效电路图。在图1A中所示的桥接电路具有对其提供AC电压的第一和第二输入点N1和N2，以及被连接到差分放大器(未示出)的第一和第二输出点S1和S2。所述AC电压从AC电压产生器10被提供给所述第一和第二输入点N1和N2。

在图1A所示的桥接电路中，磁致伸缩传感器元件SE1和SE2相互并联连接。这种类型的桥接电路在这里被称为“并联桥接电路”。例如，在公开号为5-60627、10-261128及2001-356059的日本专利申请中和在公开号为5-45537的日本实用新型申请中描述了具有这种并联桥接电路的负载检测设备。

磁致伸缩的传感器元件的灵敏度根据温度变化而改变，以及因此需要某种温度补偿。在现有技术中，这种温度补偿通过温度传感器和包括热敏电阻的灵敏度变化校正器来实现(例如，参见早期公开号为2001-356059的日本专利申请)。

日本专利申请2776693公开了一种方法，所述方法通过测量AC信号检测线圈的DC电阻来实现关于检测设备的检测特性的温度补偿。由于不再需要任何特定的温度传感器元件，以及由于可以直接测量具有温度系数的线圈的温度，因此，这种方法是有利的。

然而，根据公开号为2001-356059的日本专利申请中所公开的方法，不仅需要作为温度传感器元件的热敏电阻，而且需要温度传感器和灵敏度校正器，从而需要过于复杂的电路配置。然后，包括所述电路和元件的电路板将具有增加的面积以及制造成本也将显著增加。

同样地，日本专利申请2776693中所公开的方法需要用于单独测量所述DC电阻的装置，由此也需要更复杂的电路配置、更大的电路板以及更高的制造成本。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的优选实施例提供了一种物理量检测设备，其可以通过不包括特定的温度检测元件或增益控制器的简单电路配置来实现关于放大因子的温度补偿。

根据本发明优选实施例的物理量检测设备优选地包括用于产生AC电压的AC电压产生器和桥接电路，所述桥接电路具有其上被施加所述AC电压的第一和第二输入点，以及被连接到差分放大器的第一和第二输出点。所述桥接电路优选地包括第一传感器元件，其阻抗随所要测量的物理量而改变，以及包括第二传感器元件，其阻抗也随所要测量的物理量而改变。所述第一和第二传感器元件优选地具有正的温度特性，其灵敏度随温度升高而增加。所述AC电压产生器优选地包括振荡器和用于提供所述AC电压的限幅器，响应所述振荡器的输出信号，所述AC电压的幅度被限制在预定的范围内。所述限幅器优选地具有负的温度特性，所述特性随着温度的升高而降低所述AC电压的幅度，由此补偿所述第一和第二输出点之间所产生的差分电压的温度依赖性(dependence)。

在本发明的一个优选实施例中，所述振荡器优选地是正弦波振荡器，其具有第一和第二运算放大器，其中所述第一运算放大器的输出被提供给所述第二运算放大器的反向输入终端。所述限幅器优选地包括：接收所述第二运算放大器的输出信号的终端，被串联连接在一起以将所述终端连接到Vcc电位的电阻R1和R2，被串联连接在一起以将所述终端连接到接地电位的电阻R3和R4，被串联连接在一起以将电阻R1和R2之间的连接点连接到所述接地电位的正向二极管D1和电阻R5，将所述二极管D1和电阻R5之间的连接点连接到所述第二运算放大器的反向输入终端的二极管D2，被串联连接在一起以将所述电阻R3和R4之间的连接点连接到所述Vcc电位的正向二极管D3和电阻R6，以及将所述二极管D3和电阻R6之间的连接点连接到所述第二运算放大器的反向输入终端的二极管D4。随着所述终端上的电位升高或降低，所述二极管D2和D4优选地交替被导通，由此限制所述终端上的电位的幅度。

在所述特定的优选实施例中，所述二极管D1和D2优选地是相同类型的二极管，其负极被连接在一起，以及所述二极管D3和D4优选地是相同类型的二极管，其正极被连接在一起。电流优选地在所述二极管D1和D3的工作期间总是流过所述二极管D1和D3。

在特定的优选实施例中，优选地调节所述电阻R5和R6的电阻值，使得所述差分电压的幅度随温度的变化在大约0℃到大约80℃的范围中变成大约0.1％/℃或者更少，所述差分电压是在所述桥接电路的第一和第二输出点之间产生的。

在另一个优选实施例中，所述桥接电路优选地包括：用于将所述第一输入点电连接到所述第一输出点的第一电桥臂，用于将所述第一输出点电连接到所述第二输入点的第二电桥臂，用于将所述第一输入点电连接到所述第二输出点的第三电桥臂，以及用于将所述第二输出点电连接到所述第二输入点的第四电桥臂。所述第一电桥臂优选地包括所述第一传感器元件，以及所述第二电桥臂优选地包括所述第二传感器元件。所述第一和第二电桥臂的总阻抗优选地小于所述第三和第四电桥臂的总阻抗。

在另一个优选实施例中，所述第一和第二传感器元件中的每个优选地是磁致伸缩传感器元件，其阻抗根据给定的负载而改变，以及所要测量的所述物理量优选地是被放置在所述第一和第二传感器元件之一上的负载。

在所述特定的优选实施例中，所述第一传感器元件优选地是第一磁致伸缩传感器元件，所述第一磁致伸缩传感器元件包括由磁致伸缩材料所制成的第一磁致伸缩部件和围绕所述第一磁致伸缩部件的第一线圈。所述第一线圈优选地将所述第一输入点和所述第一输出点电连接在一起。所述第二传感器元件优选地是第二磁致伸缩传感器元件，所述第二磁致伸缩传感器元件包括由所述磁致伸缩材料所制成的第二磁致伸缩部件和围绕所述第二磁致伸缩部件的第二线圈。所述第二线圈优选地将所述第一输出点和所述第二输入点电连接在一起。

在另一个优选实施例中，所述第一和第二电桥臂中的至少一个优选地包括平衡可变电阻器。

在另一个优选实施例中，所述桥接电路优选地还包括平衡可变电阻器，所述平衡可变电阻器被串联连接在所述第一和第二传感器元件之间，以及所述第一输出点优选地被连接到所述平衡可变电阻器上。

在特定的优选实施例中，所述桥接电路优选地还包括第二平衡可变电阻器，所述第二平衡可变电阻器被串联连接在所述第三和第四电桥臂之间，以及所述第二输出点优选地被连接到所述第二平衡可变电阻器上。

更具体来说，当所述检测设备执行测量操作时，优选地在所述第一输出点和所述差分放大器之间以及在所述第二输出点和所述差分放大器之间基本上没有电流流过。

在另一个优选实施例中，所述AC电压产生器、所述桥接电路和所述差分放大器优选地一起被集成在相同的电路板上。

根据本发明优选实施例的运载工具优选地包括根据上述本发明优选实施例中的任何一个的物理量检测设备、以及引擎，所述引擎可被耦合到所述物理量检测设备，从而根据由所述物理量检测设备所检测的物理量来控制所述引擎的运转。

在本发明的一个优选实施例中，由所述物理量检测设备所检测的所述物理量优选地是取决于由操作者在所述运载工具把手上所施加的力的量。

根据上述本发明的各个优选实施例中的任何一个的物理量检测设备可以通过不包括特定温度检测元件或增益控制器的简单电路配置来对其灵敏度进行温度补偿。

参考附图，根据下面本发明优选实施例的详细描述，本发明的其它特征、元件、处理、步骤、特性和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1A示出了具有并联连接在一起的两个传感器元件的桥接电路；

图1B示出了具有串联连接在一起的两个传感器元件的桥接电路；

图1C示出了桥接电路，其中两个传感器元件被串联连接在一起，并且其中为其两个输出点提供了可变电阻器；

图2是示出用于根据本发明第一特定优选实施例的物理量检测设备的电路配置的电路图；

图3是示出用于图2所示的桥接电路20的详细配置的电路图；

图4A示出了可变电阻器，以及图4B示出了用于图4A所示的可变电阻器的特定配置；

图5是示出本发明第一特定优选实施例的正弦波振荡器17的电路图。

图6是示出所述正弦波振荡器17的振荡器的电路图；

图7A是示出所述正弦波振荡器17的第二运算放大器和限幅器的电路图；

图7B示出了电压V1、V2和Vo的波形；

图8是示出普通二极管中的正向电压V_F和正向电流I_F之间的关系的图；

图9A、9B和9C是示意性地分别示出在所述第一特定优选实施例中的传感器灵敏度、振荡电压和差分电压的温度特性的图，其中横坐标表示温度和纵坐标表示相对值；

图10是说明被连接到操纵轴的负载传感器单元的透视图；

图11是示出图10所示的负载传感器单元的配置的横截面图；

图12示意性地示出了作为示例性运载工具的水上喷射推进式(waterjet-propelled)船100的配置，所述运载工具包括根据本发明优选实施例的物理量检测设备；

图13说明了图12所示的把手104的配置；

图14示意性地说明了所述水上喷射推进式船100的引擎和控制器。

具体实施方式

图1A、1B和1C是示出物理量检测设备的电路图，本发明的优选实施例可应用到所述设备中的每个上。

图1A至1C中所示的桥接电路中的每个优选地具有其上被施加AC电压的第一和第二输入点N1和N2，以及被连接到差分放大器(未示出)的第一和第二输出点S1和S2。所述AC电压优选地从AC电压产生器10被施加到所述第一和第二输入点N1和N2。

在包括磁致伸缩传感器作为所述传感器元件SE1和SE2的负载检测设备中，所述磁致伸缩传感器元件SE1和SE2的灵敏度具有“正的”温度系数。因此，即使被施加到所述第一和第二输入点N1和N2的AC电压具有恒定的幅度，在所述第一和第二输出点S1和S2之间所产生的差分电压的幅度也随温度的升高而增加。

然而，根据本发明的优选实施例，为了补偿所述温度特性，采用了这样的电路配置，其中被施加到所述桥接电路上的AC电压的幅度随着温度升高而自动降低。更特别地，在所述AC电压产生器10中采用具有“负的”温度系数的电路作为限幅器(图1中未示出)，以及控制所述电路的温度系数，由此避免所述差分电压的幅度随着温度而变化，所述差分电压是在所述第一和第二输出点S1和S2之间所产生的。

优选实施例1

在下文中，将作为根据本发明特定优选实施例的物理量检测设备来描述磁致伸缩负载检测设备。

图2示出了用于根据所述优选实施例的负载检测设备的主电路部分的电路配置。这种负载检测设备优选地包括AC电压产生部10、桥接电路部20和检测电路部20。

所述AC电压产生部10优选地包括：参考DC电源16，用于产生就参考电压而进行振荡的正弦波的正弦波振荡器17，具有高输入阻抗的缓冲放大器18，以及用于调节被提供给所述桥接电路部20的电流量(例如，励磁电流)的限流固定电阻19。

所述桥接电路部20优选地包括两个磁致伸缩传感器元件21和22，所述传感器元件被串联连接在一起，在它们之间插入平衡可变电阻器23，以及包括两个桥接固定电阻24和25，所述电阻也被串联连接在一起，在它们之间插入平衡可变电阻器26。所述桥接电路部20优选地具有与图1C所示的桥接电路基本相同的配置。

所述检测电路部30优选地具有：用于放大所述桥接电路部20的差分电压的AC差分放大器31，用于从所述差分放大器31的输出信号中消除DC分量的DC隔直流电容器32，用于整流经过所述电容32的剩余AC信号的全波整流器33，用于平滑所述全波整流器33的输出电压的低通滤波器34，具有增益控制可变电阻器的DC放大器35，以及信号电压输出终端36。

接着，将参考图3更加详细地描述所述桥接电路部20的配置。

所述优选实施例的桥接电路部20优选地具有其上被施加AC电压(或交流电)的第一和第二输入点N1和N2，以及被连接到所述检测电路部30的第一和第二输出点S1和S2。所述AC电压优选地从AC电压产生器10施加到所述第一和第二输入点N1和N2。

所述桥接电路部20优选地包括：用于将所述第一输入点N1电连接到所述第一输出点S1的第一电桥臂BA1，用于将所述第一输出点S1电连接到所述第二输入点N2的第二电桥臂BA2，用于将所述第一输入点N1电连接到所述第二输出点S2的第三电桥臂BA3，以及用于将所述第二输出点S2电连接到所述第二输入点N2的第四电桥臂BA4。

所述第一电桥臂BA1优选地包括第一磁致伸缩传感器元件21，其阻抗随所要测量的物理量(即，负载)而改变，以及所述第二电桥臂BA2优选地包括第二磁致伸缩传感器元件22，其阻抗也随所述负载而改变。在图3所示的桥接电路中，所述两个传感器元件SE1和SE2以这种方式被串联连接在一起。这就是所述桥接电路相对于传统的“并联桥接电路”而可以被称为“串联桥接电路”的原因。

所述磁致伸缩传感器元件21和22中的每个优选地包括由磁致伸缩材料所制成的磁致伸缩部件和围绕所述磁致伸缩部件的线圈。所述磁致伸缩传感器元件21的线圈优选地将所述第一输入点N1和所述第一输出点S1电连接在一起。另一方面，所述磁致伸缩传感器元件22的线圈优选地将所述第一输出点S1和所述第二输入点N2电连接在一起。

在所述优选实施例的桥接电路部20中，在所述第一和第二电桥臂BA1和BA2之间的连接点(即，所述第一输出点S1)在所述平衡可变电阻器23上。在所述优选实施例中使用的所述平衡可变电阻器23优选地具有如图4A和4B所示的配置。在终端A和B之间所提供的电阻元件40优选地具有固定电阻值R。然而，通过移动在被连接到终端C的触点42和所述电阻元件40之间的连接点(或触点)，在所述终端A和C之间的电阻值可以变化。具体来说，如果在所述终端A和C之间的电阻值增加，那么在所述终端B和C之间的电阻值就减小。在所述触点42和电阻元件40之间的连接点的位置上，所述电阻元件40可以分成被串联连接在一起的两个电阻部分。假定这两个电阻部分具有电阻值Ra和Rb，则满足R＝Ra+Rb。

再参考图3，所述第一电桥臂BA1的阻抗被表示为所述磁致伸缩传感器元件21的阻抗和所述平衡可变电阻器23中的一个电阻部分的电阻Ra之和(如果忽略线路电阻；相同的陈述也将应用到以下描述中)。另一方面，所述第二电桥臂BA2的阻抗被表示为所述磁致伸缩传感器元件22的阻抗和所述平衡可变电阻器23中的另一个电阻部分的电阻Rb之和。因此，所述第一和第二电桥臂BA1和BA2的全部阻抗被表示为所述磁致伸缩传感器元件21和22的总阻抗和所述平衡可变电阻器23的电阻值R之和。所述电阻值R可以近似地等于所述磁致伸缩传感器元件21和22之间阻抗的差值，以及可以明显小于所述磁致伸缩传感器元件21或22的阻抗。例如，在所述优选实施例中使用的所述磁致伸缩传感器元件21和22的阻抗优选地落在大约50Ω至大约100Ω的范围内。同时，例如，所述两个磁致伸缩传感器元件21和22之间阻抗的差值可以是大约5Ω至大约10Ω。由此，所述电阻值R例如也可以是大约5Ω至大约10Ω。

另一方面，所述桥接电路部20中的第三电桥臂BA3优选地包括固定电阻24，以及所述第四电桥臂BA4优选地包括固定电阻25。以及所述第三和第四电桥臂BA3和BA4之间的连接点(即，所述第二输出点S2)在平衡可变电阻器26中。所述平衡可变电阻器26的结构优选地与所述平衡可变电阻器23的结构相同。

在所述优选实施例中，如上所述，在所述平衡可变电阻器23和26中的终端C(见图4A和4B)优选地被连接到图2所示的检测电路部30上。因此，如果所述AC差分放大器31的输入阻抗是高的，那么就实现了这样的配置，其中在所述桥接电路部20的输出点和所述检测电路部30的信号输入部分之间没有电流流过。随后将描述通过所述配置所实现的效果。

在下文中，将参考图5至9描述在所述AC电压产生部10中的正弦波振荡器17的配置。

首先，参考图5，图中示出了所述优选实施例的正弦波振荡器17的电路配置。所述正弦波振荡器17优选地包括图6所示的振荡器和用于将所述振荡器的输出正弦波的幅度限制在预定范围内的限幅器。

所述振荡器优选地具有这样的电路配置，其中两个运算放大器OP1和OP2如图6所示的那样被连接在一起的，以及所述振荡器优选地作为正交正弦波振荡器。所述第二运算放大器OP2的输出信号VO优选地通过电阻R被提供给所述第一运算放大器OP1的非反向输入终端。另一方面，所述第一运算放大器OP1的输出信号VO′优选地不仅被提供给图2所示的缓冲放大器18，而且通过另一个电阻R被提供给所述第二运算放大器OP2的反向输入终端。这些信号VO和VO′优选地具有正弦波形，其幅度彼此相等而其相位彼此发生移位。

在所述优选实施例中，包括图5所示的四个二极管D1至D4的限幅器优选地另外被提供用于所述振荡器。在下文中，将参考图7A和7B描述所述限幅器的配置和操作。

图7A是示出所述第二运算放大器OP2和限幅器的电路图，以及图7B示出了电压V₁、V₂和V_O的波形。

图7A所示的限幅器优选地包括：接收所述第二运算放大器OP2的输出信号的终端70，被串联连接在一起以将所述终端70连接到V_CC电位的一对电阻R1和R2，以及被串联连接在一起以将所述终端70连接到接地电位的另一对电阻R3和R4。这种电路优选地还包括：被串联连接在一起以将所述电阻R1和R2之间的连接点71连接到接地电位的正向二极管D1和电阻R5，用于将所述正向二极管D1和电阻R5之间的连接点72连接到所述运算放大器OP2的反向输入终端的二极管D2，被串联连接在一起以将在所述电阻R3和R4之间的连接点73连接到V_CC电位的正向二极管D3和电阻R6，以及用于将所述正向二极管D3和电阻R6之间的连接点74连接到所述运算放大器OP2的反向输入终端的二极管D4。

如随后将描述的那样，随着电压V_O在所述终端70升高或降低，所述二极管D2和D4优选地交替导通，由此限制在所述终端70的电压变化的幅度。并且，所述二极管D1和D2优选地是相同类型的二极管，其负极被连接在一起，而所述二极管D3和D4优选地是相同类型的二极管，其正极被连接在一起。在工作期间，电流总是流经所述二极管D1和D3。

在所述电路中，插入所述二极管D1以补偿所述二极管D2的正向电压，而插入所述二极管D3以补偿所述二极管D4的正向电压。并且，所述电阻R5和R6优选地是用于调节所述振荡幅度的温度系数的固定电阻。

在所述连接点71的电压V1优选地控制负的峰值电压V_PN，而在所述连接点73的电压V2优选地控制正的峰值电压V_PP。如从图7B可以看见的那样，所述电压Vo的幅度优选地被限制在由负的和正的峰值电压V_PN和V_PP所定义的范围内。

由此，图7A所示的电路的分量常数优选地被定义以满足下面的等式(1)：

R_{5} > > \frac{R_{1} \cdot R_{2}}{R_{1} + R_{2}}, R_{6} > > \frac{R_{3} \cdot R_{4}}{R_{3} + R_{4}} . . . (1)

其中R₁至R₆分别表示所述电阻R₁至R₆的电阻值。

在这种情况下，通过以下等式(2)和(3)分别给出了所述正的和负的峰值电压V_PP和V_PN：

V_PP＝(R₃/R₄)·V_CC/2-(1+R₃/R₄)·(V_f3-V_f4)...(2)

V_PN＝(R₂/R₁)·V_CC/2-(1+R₂/R₁)·(V_f1-V_f2)...(3)

其中V_f1、V_f2、V_f3和V_f4分别表示所述二极管D1、D2、D3和D4的正向电压。

在所述振荡器中，当将正弦波(即，输出信号Vo′)从所述第一运算放大器OP1经过所述电阻R被提供给所述第二运算放大器OP2时，图7A所示的电容C的终端之间的电压发生改变。在这种情况下，所述第二运算放大器OP2自动地调节所述输出电压Vo的大小，以使得在其反向输入终端上的电压等于在其非反向输入终端上的电压。所述电压V_O与被施加到所述第二运算放大器OP2的反向输入终端上的电压一样是正弦波。然而，在这两个正弦波之间具有相移。

在所述优选实施例中，在所述第二运算放大器OP2的非反向输入终端的电压是V_CC/2。因此，所述第二运算放大器OP2优选地调节其输出电压Vo的幅度，以使得在反向输入终端的电压等于V_CC/2。结果，已经由所述电阻R1和R2所分割的电压V1或者已经由所述电阻R3和R4所分割的电压V2变得更接近于V_CC/2。然后，所述二极管D2和D4中的一个导通，由此颠倒流经图7A所示的电容C的电流方向以及改变在所述电容C的两个终端之间的电压，所述电容C又对所述电压Vo有某种影响。因此，限制了所述电压Vo的振荡幅度以及最终限制了被施加到所述桥接电路部分的AC电压的幅度。

图8是示出在普通二极管中正向电压V_F和正向电流I_F之间关系的图。在图8中，所述曲线a代表在大约100℃操作所述二极管时的正向电流-电压特性，所述曲线b代表在大约25℃操作所述二极管时的正向电流-电压特性，以及所述曲线c代表在大约-25℃操作所述二极管时的正向电流-电压特性。

如从图8可以明白的那样，即使所述正向电流I_F是恒定的，所述正向电压V_F也随着温度的升高而降低。并且，所述正向电流I_F越小，V_F随温度的改变越显著。

无论所述运算放大器在做什么，所述二极管D1和D3都一直导通。定义所述电阻R5和R6的电阻值，以使得流经所述二极管D1和D3的正向电流的数量大于流经所述二极管D2和D4的正向电流的数量。结果，相同温度变化对所述二极管D1的正向电压V_f1的影响比对所述二极管D2的正向电压V_f2的影响更小。以相同的方式，相同温度变化对所述二极管D3的正向电压V_f3的影响比对所述二极管D4的正向电压V_f4的影响更小。

由于(V_f3-V_f4)和(V_f1-V_f2)随着温度而改变，所述正的和负的峰值电压V_PP和V_PN也变化，如等式(2)和(3)所表示的那样。温度越高，所述变化的幅度就越小，这意味着所述输出信号Vo的幅度具有“负的”温度系数。

应当注意，随着流经所述二极管D1和D3的正向电流的数量与流经所述二极管D2和D4的正向电流的数量之间的差值加宽，所述温度系数增加。如果所述电阻R5的电阻值改变，那么可以调节流经所述二极管D1和D2的电流的比例。同样地，如果所述电阻R6的电阻值改变，那么也可以调节流经所述二极管D3和D4的电流的比例。因此，通过适当地调节所述电阻R5和R6的电阻值，可以控制所述输出信号Vo的幅度的负的温度系数为期望值。

在所述优选实施例中，通过利用所述现象，所述振荡幅度的负的温度系数和所述磁致伸缩传感器元件的正的温度系数优选地被设置为基本上相互相等，由此抵消了各自的温度特性(即，使得所述正的和负的温度系数之和近似地等于零)。结果，可以自动地在所检测的负载上进行温度补偿，而不用另外提供任何特定温度传感器元件或增益控制器。

图9A、9B和9C是在所述优选实施例中示意性地分别示出所述传感器的灵敏度、振荡电压和差分电压的温度特性的图。

如图9A所示，所述灵敏度随着温度升高而增加。相反地，从所述AC电压产生部10通过所述缓冲放大器18而被施加到所述桥接电路上的AC电压(正弦波信号)的幅度随着温度升高而降低。

在所述优选实施例中，通过适当地控制所述限幅器中电阻R5和R6的电阻值，所述AC信号的幅度(激励电流)对所述温度的变化率的绝对值(即，图9B所示的图的斜率)优选地基本上等于所述传感器灵敏度对所述温度的变化率的绝对值(即，图9A所示的图的斜率)。

结果，所述正的和负的温度依赖性(或温度特性)相互抵消，由此获得如图9C所示的几乎没有温度依赖性的差分电压(即，温度补偿之后的输出电压)。

磁致伸缩传感器元件

接着，将参考图10和11来描述用于在根据所述优选实施例的负载检测设备中使用的所述磁致伸缩传感器元件21和22的示例性安排。所述优选实施例的所述负载检测设备可以在需要对其上所放置的负载进行的多种类型的机器中使用。在以下例子中，所述负载检测设备被连接到运载工具的操纵轴以检测转矩。

图10是说明被连接到操纵轴的负载传感器单元5的透视图。图11是在从右侧穿过所述操纵轴的平面上所观看到的所述负载传感器单元5的横截面图。图10所示的所述负载传感器单元5优选地在上操纵轴3a和下操纵轴3b的连接处被提供。所述下操纵轴3b优选地在其上端部具有传感器储存(storage)部分51，在所述上端处，所述下和上操纵轴3b和3a被连接到一起。从所述上操纵轴3a的下端部分的外围突出的挤压部分3c优选地伸出进入到所述传感器储存部分51中。

所述传感器储存部分51优选地由所述挤压部分3c水平地分为两个部分。所述磁致伸缩传感器元件21优选地被储存在所述右手侧部分，而所述磁致伸缩传感器元件22优选地被储存在所述左手侧部分。

所述磁致伸缩传感器元件21优选地使其底部受弹簧53A所挤压，弹簧53A在所述传感器元件21的底部和所述传感器储存部分51的一个侧壁之间被提供，朝向所述挤压部分3c。结果，从所述磁致伸缩传感器元件21的相反侧(与所述底部相反)伸出的受挤压部分55A与所述挤压部分3c接触并由所述挤压部分3c所挤压。

同样地，所述磁致伸缩传感器元件22优选地使其底部受弹簧53B所挤压，弹簧53B在所述传感器元件22的底部和所述传感器储存部分51的另一侧壁之间被提供，朝向所述挤压部分3c。结果，从所述磁致伸缩传感器元件22的相反侧(与所述底部相反)伸出的另一受挤压部分55B与所述挤压部分3c接触并由所述挤压部分3c所挤压。

所述磁致伸缩传感器元件21和22中的每一个优选地包括磁性线圈，所述线圈通过利用反向的磁致伸缩效果来检测磁性变化，以及其连同与其相关联的挤压部分55A或55B一起限定磁致伸缩传感器。具体来说，当由所述挤压部分3c挤压和拉紧所述挤压部分55A或55B时，某种磁性变化(例如，磁导率或磁化特性)在所述受挤压部分55A或55B中被产生，以及可以作为所述磁致伸缩传感器元件21或22的磁性线圈的阻抗的变化而被检测到。

在通过使用这种负载传感器单元5来检测所述操纵轴的转矩过程中，如果例如向左转动所述把手，那么耦合到所述把手的上操纵轴3a在由箭头301所指的方向上旋转。由于所述上操纵轴3a在所述方向上旋转，因此，其挤压部分3c也与所述上操纵轴3a一起在箭头302的方向上旋转。以及通过利用所述上操纵轴3a的旋转力，在箭头303的方向上冲着所述弹簧53A驱动所述受挤压部分55A和所述磁致伸缩传感器元件21。

当随着所述上操纵轴3a旋转而由所述挤压部分3c所挤压时，所述受挤压部分55A随着所述上操纵轴3a的旋转力而变形。结果，在所述受挤压部分55A中产生磁性变化以表示这种变形。最后，由所述磁致伸缩传感器元件21的磁性线圈作为所述上操纵轴3a的旋转转矩而检测所述磁性变化。

另一方面，当向右(即，在相反方向上)转动所述把手时，所述磁致伸缩传感器元件22、受挤压部分55B和弹簧53B执行与其相对物21、55A和53A基本上相同的功能，除了其旋转和挤压方向相反之外。由此，这里省略了其描述。

假定在装配所述负载传感器单元50时预先将F牛顿(N)的特定负载施加到所述弹簧53A上。在这种情况中，除非由所述挤压部分3c在所述受挤压部分55A和磁致伸缩传感器元件21上所施加的负载超过F牛顿，否则，所述受挤压部分55A和磁致伸缩传感器元件21就不会移动。然而，一旦所述负载超过F牛顿，所述受挤压部分55A和磁致伸缩传感器元件21就开始向右移动。由此，实现了过载防止机制，其中超过F牛顿的负载从不被施加到所述受挤压部分55A和磁致伸缩传感器元件21上。

将负载施加到负载检测设备的所述磁致伸缩传感器元件的方法不必是上面所描述的那样，也可以是各种其它方法。然而，在本发明的优选实施例中，负载优选地仅被施加到所述两个磁致伸缩传感器元件中的一个上，而没有施加负载的另一个磁致伸缩传感器元件将作为用于测量的参考来使用。由此，在所述优选实施例的负载检测设备中，所要测量的负载需要被放置在两个磁致伸缩传感器元件的其中一个上。这个原理被应用到每一种可想象的情况，其中通过根据本发明任意优选实施例的物理量检测设备来测量预定的物理量。

图10和11没有说明这样的任意电路板，在所述电路板上，放大器、电阻和其它电路元件被集成在一起。然而，所述电路板种的每一种可以被安排在其相关的磁致伸缩传感器元件的附近，或者可以与所述磁致伸缩传感器元件之外的其它控制电路相结合。

负载检测操作

下文中，将参考图2更全面地描述所述优选实施例的负载检测设备如何执行其测量操作。

首先，例如，参考DC电源16优选地在接收到大约5V的电源电压(未示出)之后输出大约2.5V的参考DC电压。所述参考DC电压优选地输入到所述正弦波振荡器17中。作为响应，所述正弦波振荡器17优选地输出就所述参考DC电压进行振荡的正弦波振荡信号。所述正弦波振荡信号例如可以具有大约1kHz的频率和大约2V的幅度Vpp(峰到峰)。

然后，所述振荡信号优选地通过所述高阻抗缓冲放大器18和限流固定电阻19被提供给所述桥接电路部20。

当负载被放置在所述磁致伸缩传感器元件21和22之一上时，所述磁致伸缩材料的初始磁导率由于在刚接收到所述负载的磁致伸缩传感器元件21或22中的磁致伸缩效应而改变。结果，所述磁致伸缩传感器元件21或22的阻抗从其初始值进行改变，以及在所述第一和第二电桥臂之间打乱阻抗平衡。

一旦所述阻抗平衡以这种方式丢失，在所述桥接电路部20的第一和第二输出点S1和S2之间就产生差分电压。此后，所述差分电压由所述检测电路部30的AC差分放大器31所放大。所述AC差分放大器31的输出信号的AC分量通过所述DC隔直流电容器32，以及然后进入所述全波整流器33。

所述全波整流器33包括整流二极管，但在小于正向电压时不能执行整流操作。这就是说，所述整流器33具有死区。为了避免这种不希望的情况和使所述全波整流器33执行正确的整流操作，所述AC差分放大器31优选地具有尽可能高的增益。在所述优选实施例中，所述AC差分放大器31的增益优选地被控制为其最大等级，以使得即使最大绝对额定值的负载被放置在所述两个磁至伸缩传感器元件21和22之一上，所述AC差分放大器31的输出也不会饱和。

同时，在所述优选实施例中，为了增加所述全波整流器33的灵敏度，所述信号的幅度在所述全波整流完成之后加倍。所放大的信号然后输入到所述低通滤波器34。为了完全消除具有与所述激励电流的频率(即，所述振荡频率)相同的频率的AC分量，所述低通滤波器34的截止频率优选地是所述振荡频率的大约1/10或更少。

所述低通滤波器34的输出优选地由所述DC放大器35所放大，以及然后经由所述信号电压输出终端36输出。在所述信号电压输出终端36的信号电压的大小优选地对应于已经被放置在所述磁致伸缩传感器元件21和22之一上的负载的大小。

初始调节

为了测量具有高精确度的负载，需要进行初始调节。在所述优选实施例中，执行两种类型的初始调节。所述两种类型之一是“零点调节”，其中通过所述信号电压输出终端36所输出的信号电压被设置为等于零，其中没有负载被施加到所述磁致伸缩传感器元件21和22上。另一种类型的初始调节是“灵敏度调节”，其中通过所述信号电压输出终端36所输出的信号电压被设置为预定值，并且最大绝对额定值的负载被施加到所述磁致伸缩传感器元件21和22之一。

在所述优选实施例中，当测量所述AC差分放大器31的AC输出时，优选地调节所述平衡可变电阻器23和26，以最小化所述AC输出的幅度值(这是“零点调节”)。接着，通过测量所述DC放大器35的DC输出，例如优选地将大约400N(牛顿)的负载施加到所述磁致伸缩传感器元件21和22之一上。例如，当施加所述负载时，优选地控制所述DC放大器35的增益以将所述DC放大器35的输出DC电压设置为等于大约3.5V(这是“灵敏度调节”)。

在所述优选实施例中，代替传统的并联桥接电路而采用串联桥接电路。由此，流经包括所述磁致伸缩传感器元件21和22的所述第一和第二电桥臂的电流量可以大于流经所述第三和第四电桥臂的电流量。因此，例如，即使所述两个磁致伸缩传感器元件21和22具有初始磁导率的差异所引起的稍微变化的初始特性，足够大的电流量仍然可以流经所述磁致伸缩传感器元件21和22，以及在所述磁致伸缩传感器元件21和22之间的输出特性的差异将不会降低所述检测精确度。

应当注意，为了增加所述AC差分放大器31的灵敏度，重要的是扩大将要进入所述AC差分放大器31的信号的差分幅度范围。为了最大化在所述最大绝对额定值的负载的差分输出电压的幅度，在所述桥接电路中的第一电桥臂的阻抗需要基本上等于所述第二电桥臂的阻抗。如果在所述第一和第二电桥臂之间的阻抗基本上匹配，那么可以使得所述差分幅度范围的近似中心接近于所述参考电压。结果，增加了所述AC差分放大器31的增益。

用于在所述优选实施例中使用的所述磁致伸缩传感器元件21和22优选地具有基本相等的阻抗。由此，与使用并联桥接电路的传统例子相比较，更容易使所述第一和第二电桥臂的阻抗基本上相匹配。这就是通过将所述磁致伸缩传感器元件21和22串联在一起所实现的优点。

而且，如果所述磁致伸缩传感器元件21的阻抗基本上等于所述磁致伸缩传感器元件22的阻抗，那么所述平衡可变电阻器23所需具有的电阻变化范围可以比所述相应的磁致伸缩传感器元件21和22的阻抗小许多。这使得不仅减小了所述第一和第二电桥臂的整个阻抗，而且最小化了由所述平衡可变电阻器23的温度特性引起的不希望的影响。所述平衡可变电阻器23的电阻通常具有相当大程度的温度依赖性。由于这个原因，如果在进行所述零点调节之后已经所述平衡可变电阻器23的温度发生改变，那么将较容易地打乱所述阻抗平衡。然而根据所述优选实施例，所述平衡可变电阻器23的电阻值可以足够地小于所述传感器元件的阻抗。因此，可以最小化由所述平衡可变电阻器的电阻-温度特性所引起的不希望的效应。

平衡

在下文，将描述根据所述优选实施例的平衡方法。如这里所使用的那样，所述“平衡”意味着：当没有负载被施加到所述两个磁致伸缩传感器元件21和22之一上时(其状态将在这里被称为“无负载状态”)，将所述桥接电路部20的输出差分电压(在输出点S1和S2之间的电压)减少到零。

首先，在所述无负载状态下优选地调节所述平衡可变电阻23和26之一，由此最小化所述AC差分放大器的输出幅度。接着，在所述无负载状态下优选地又调节另一个平衡可变电阻器23或26，由此再次最小化所述AC差分放大器的输出幅度。通过在所述两个平衡可变电阻器23和26上交替地进行这种调节，理论上来讲，所剩余的电压可以完全减少到零(在这里称为“完全平衡”)。

然而，如果由于不完全的零点调节，所剩余的电压没有完全达到零，那么已经接收到负载的所述磁致伸缩传感器元件21和22之一的输出信号将具有暂时降低的电平。结果，在所述两个磁致伸缩传感器元件的输出特性之间产生差异。然而，根据所述优选实施例，可以消除这种现象。

由此，图2中所示的所述电路配置实现完全的平衡，以及可以将所述剩余的电压减少到绝对的零。所述零剩余电压意味着在没有负载下的输出电压电平也到达零。

本发明人通过实验确定了所述平衡电路中的差值对所述剩余电压的影响程度。结果，本发明人发现所述剩余电压电平在非完全平衡电路中显著地变化，而测量的动态范围可以根据为所述完全平衡电路所收集的数据而有效地被扩展。

如上所述，所述零点稳定性对所述传感器的水平不平衡和非常小的负载的检测精确度具有重要的影响。这就是应该尽可能地稳定所述零点的原因。

一起形成图2所示的电路的所述线路、电阻、放大器、电容器和其它电路元件优选地一起被集成在单个的电子电路板上。所述电子电路板优选地在进行适当调节之后用铸模树脂化合物(molding resin compound)封装。如果用树脂以这种方式覆盖所述电子电路板的表面，那么将不再移动所述平衡可变电阻器23和26的可移动部分。然而，这些平衡可变电阻器23和26的触点42(见图4A和4B)没有完全固定。因此，在图4A和4B中所示的所述电阻元件40和触点42之间的接触部分具有容易随时间改变的不一致的电阻值(触点电阻值)。

具有可变电阻器的传统并联桥接电路被设计以使得电流流经其触点。在这种电路中，在触点电阻值中的变化改变了在图4B所示的终端A和B之间的电阻值，由此改变了所述桥接电路的平衡点。

然而，在所述实施例的桥接电路部20中，所述AC差分放大器31优选地具有如此高的输入阻抗，以至于几乎没有电流流过所述平衡可变电阻器23和26的触点。因此，即使在所述平衡可变电阻器23和26的触点中的触点电阻的值由于时间或其它原因而变化，所述变化根本不影响所检测的电压，以及测量的可靠性可以被增加。

在用在本发明所述优选实施例里的串联桥接电路中，即使将可变电阻器插入到所述电桥臂的至少一个中(优选两个)，仍然可以实现平衡。然而在这种情况下，电流将流经每个可变电阻器的触点以及由于触点电阻的变化可能降低稳定性。虽然如此，通过使用具有更高一致性的触点电阻的可变电阻器仍然可以避免零点稳定性的降低。

优选实施例2

在下文，将描述包括本发明第一特定优选实施例的负载检测设备的水上运载工具(water vehicle)。在以下描述中，将作为根据本发明第二特定优选实施例的水上运载工具来描述水上喷射推进式船。所述水上喷射推进式船优选地通过经喷口喷射水以及利用由所述水喷射所产生的反作用而被推进，所述喷射的水是由引擎驱动喷射推进机器所施压的。当在这种运载工具中被使用时，因为假定所述运载工具是在水上使用的，这是任何机电设备所忍受的非常恶劣的环境，因此，诸如负载检测设备的物理量检测设备需要保证足够的持久性和长期的可靠性。另外，在操作期间温度可能显著地改变。因此，通过使用本发明上述优选实施例的物理量检测设备，可以实现很多有益效果。

图12说明了用于根据所述优选实施例的水上喷射推进式船100的示意性配置。所述水上喷射推进式船的外壳100优选地包括下部的外壳部件101和上部的甲板部件102。操作者的座位103优选地在所述甲板部件102上被提供。在所述座位103的前面提供操纵把手104。

在所述外壳中，优选地作为驱动马达来提供引擎1，以及所述引擎1的输出轴105被连接到所述喷射推进式机器106的叶轮107。因此，当所述喷射推进式机器106的叶轮107由所述引擎1驱动时，水通过所述船底部上的吸水孔108而被吸入，以及然后由所述喷射推进式机器106加压和加速。然后，所加压的水通过喷口109向后喷射，这样由于其反作用而推进所述船。同样地，如果转动所述把手104，那么被称为“偏导装置(deflector)”的操纵机构在所述喷口109后面摆动。也就是说，通过转动所述把手104，水喷射的方向改变，以及可以在任意方向上驾驶所述船。为使所述船倒退，操作反向杆120，由此在所述喷口109后面上下移动反向门121，以及经由所述喷口109向前喷射水。使用反向开关112来检测通过所述反向杆120的操作的所述船的向后移动。

图13说明了用于所述把手104的配置。所述把手104可以围绕所述操纵轴113向右或向左转动。将由操作者所操作以加速或减速所述船的油门杆110优选地在所述把手104的右手柄附近被提供。当没有握紧时，所述油门杆110不与所述右手柄接触。在加速所述船时，所述操作者向着所述手柄端握紧所述油门杆110。以及当放开时，所述油门杆110返回其静止位置以减速所述船。

用于检测在所述把手104上的操纵力(更具体地，操纵转矩(steeringtorque))的操纵转矩传感器111优选地在所述操纵轴113上被提供。所述操纵转矩传感器111优选地具有与上述第一优选实施例的磁致伸缩负载检测设备相同的配置。如果所述把手104转动到预定的操纵角度或更大的操纵角度，所述操纵转矩传感器111还作为负载单元用于检测所述把手104上的操纵转矩。应当注意，所述操纵转矩传感器111的配置不限于如图10和11所示的负载检测单元的特定配置。相反地，所述磁致伸缩传感器元件可以通过多种其它方式被安排以及被机械连接。所述油门杆110被提供有油门打开传感器114，用于检测由操作者按压所述油门杆110(即，油门打开)的程度。

图14示意性地示出了所述水上喷射推进式船100的引擎和控制器。所述优选实施例的引擎201优选地是具有相对小的排水量的冲程引擎(strokeengine)201，以及优选地包括圆柱体202、曲柄轴203、活塞204、燃烧室205、进气管206、进气阀207、排气管208、排气阀209、火花塞210和点火线圈211。而且，在所述进气管206中，油门阀212优选地被安排以根据所述油门杆110的打开程度而打开和关闭其自身。以及在所述进气管206部分中，在所述油门阀212的下游优选地作为燃料喷射器来提供喷射器213。所述喷射器213优选地被连接到在油箱219中所提供的过滤器218、燃料泵217和压力控制阀216上。

在所述进气管206的油门阀212附近，优选地安排旁通管206a以便在所述油门阀212的旁边对所述燃料进行分流。以及所述旁通管206a优选地被提供有用于调节所述旁通管206a的打开的旁通阀214(作为用于在减速期间控制引擎输出的装置)。和怠速阀(idle valve)一样，优选地，所述旁通阀214与所述油门阀212的打开无关地来调节流着所述引擎210的进入空气流，由此控制所述引擎的输出(即，在这种情况下的引擎转矩)。应当注意，例如可以通过调节提供给传动器223的用于驱动所述旁通阀214的电流，或者电磁工作阀中的其占空比，从而控制所述旁通管206a的打开(即，引擎转矩)

所述引擎201的工作状态和用于所述旁通阀214的传动器223的驱动状态优选地由引擎控制单元215所控制，所述控制单元优选地包括例如微型机算机的计算机。作为所述引擎控制单元215的控制输入(即，用于检测所述引擎201的工作状态的装置)而提供：用于检测所述曲柄轴203的旋转角度(即，相位)或所述曲柄轴203自身的旋转速度的曲柄角度传感器220，用于检测所述圆柱体202的温度或所述冷却水的温度(即，引擎体的温度)的冷却水温度传感器221，用于检测在排气管208中空气-燃料比的排气空气-燃料比传感器222，用于检测所述进气管206中进气压力的进气压力传感器224，以及用于检测所述进气管206中的温度(即，所述进气温度)的进气温度传感器225。

为所述操纵把手104所提供的所述操纵转矩传感器(即，所述磁致伸缩负载传感器)111的输出信号和为所述油门杆110所提供的所述油门打开传感器114的输出信号可以被用于控制所述引擎转矩。所述引擎控制单元215优选地接收所述传感器的检测信号，由此输出控制信号给所述燃料泵217、压力控制阀216、喷射器213、点火线圈211和传动器223。

根据所述优选实施例，可以通过负载检测设备来检测所述操纵转矩，所述负载检测设备可以实现温度补偿功能而不用提供任何特定的温度检测元件或增益控制器，以及在所述设备上实现了完全的平衡。这就是甚至在例如温度在大约0℃到大约80℃的宽范围内变化的情况下也能实现很高的测量精确度和提高的可靠性的原因。在上述优选实施例中，本发明作为示例性水上运载工具而被应用到水上喷气推进式船中。然而，本发明不以任何方式被限于所述特定的优选实施例。

在上述的优选实施例中，磁致伸缩传感器元件优选地作为示例性传感器元件而被使用。然而，本发明不以任何方式被限于所述特定的优选实施例。可选地，代替使用所述磁性变化的传感器元件，还可以使用通过利用静电电容中的变化、压电效应、或者电阻中的变化来检测给定负载的传感器元件。具体来说，在利用静电电容变化的所述传感器中，受挤压部分优选地是静电电容电极，以及当通过所述操纵轴的旋转力来挤压所述电极时，用于检测静电电容中变化的某种装置优选地检测静电电容中的变化作为受挤压部分的变化。另一方面，在利用压电效应的传感器中，受挤压部分优选地是压电元件，以及当通过所述操纵轴的旋转力来挤压所述压电元件时，用于检测压电变化的某种元件或设备优选地检测压电元件的电变化作为受挤压部分的变化。另外，在利用电阻中的变化的传感器中，受挤压部分优选地是电阻器，以及当通过所述操纵轴的旋转力来挤压所述电阻器时，用于检测电阻变化的某种元件或设备优选地检测电阻器的电阻变化作为受挤压部分的变化。

然而，本发明通过使用除了各种其它类型的传感器元件之外的磁致伸缩传感器元件而实现最显著的效果。这是因为：当使用所述磁致伸缩传感器元件时，如上所述，可以获得具有正的温度系数的输出。这样，通过将所述磁致伸缩传感器元件与具有负的温度系数的限幅器相组合，所述桥接电路的差分电压可以减少温度依赖性。这就是本发明在需要通过使用具有所述问题的磁致伸缩传感器来精确地测量给定负载时实现显著效果的原因。甚至通过使用具有和所述磁致伸缩传感器元件类似的正的温度系数的其它类型的传感器元件，本发明也实现了类似的效果。

根据上述本发明各个优选实施例中的任何一个的物理量检测设备可以有效地被用于检测被放置在多种运载工具的任何一种上的负载，所述运载工具被用在地面上或者水上。这样，所述检测设备具有高度的工业适用性。

虽然本发明已经就其优选实施例而被描述，但是，对于本领域技术人员来说是显而易见的是，所公开的发明可以通过多种方式被修改，以及除了上面具体描述的实施例之外还可以采用许多实施例。因此，所附权利要求将覆盖本发明的所有修改，所述修改落在本发明实际的精神和范围之内。

Claims

1.一种物理量测量设备，包括：

AC电压产生器，用于产生AC电压；以及

桥接电路，所述桥接电路具有其上被施加所述AC电压的第一和第二输入点、以及被连接到差分放大器的第一和第二输出点；其中

所述桥接电路包括第一传感器元件，所述第一传感器元件的阻抗随所要测量的物理量而改变，以及包括第二传感器元件，所述第二传感器元件的阻抗也随所要测量的物理量而改变，所述第一和第二传感器元件具有正的温度特性，所述正的温度特性具有随温度升高而增加的灵敏度；

所述AC电压产生器包括振荡器和用于提供所述AC电压的限幅器，响应所述振荡器的输出信号，所述AC电压的幅度被限制在预定的范围内；以及

所述限幅器具有负的温度特性，所述负的温度特性随温度升高而降低所述AC电压的幅度，由此补偿在所述第一和第二输出点之间所产生的差分电压的温度依赖性。

2.根据权利要求1的物理量检测设备，其中，所述振荡器是具有第一和第二运算放大器的正弦波振荡器，并且其中所述第一运算放大器的输出被提供给所述第二运算放大器的反向输入终端，以及其中所述限幅器包括：

终端，其接收所述第二运算放大器的输出信号；

电阻R1和R2，其被串联连接在一起以便将所述终端连接到Vcc电位；

电阻R3和R4，其被串联连接在一起以便将所述终端连接到接地电位；

正向二极管D1和电阻R5，其被串联连接在一起以便将所述电阻R1和R2之间的连接点连接到所述接地电位；

二极管D2，其将所述二极管D1和所述电阻R5之间的连接点连接到所述第二运算放大器的反向输入终端；

正向二极管D3和电阻R6，其被串联连接在一起以便将所述电阻R3和R4之间的连接点连接到所述Vcc电位；以及

二极管D4，其将所述二极管D3和所述电阻R6之间的连接点连接到所述第二运算放大器的反向输入终端，以及

随着所述终端上的电位增加或减少，所述二极管D2和D4交替导通，由此限制所述终端上的电位的幅度。

3.根据权利要求2的物理量检测设备，其中，所述二极管D1和D2是相同类型的二极管，所述二极管D1和D2的负极被连接在一起，以及所述二极管D3和D4是相同类型的二极管，所述二极管D3和D4的正极被连接在一起，并且电流在所述二极管D1和D3的工作期间总是流过所述二极管D1和D3。

4.根据权利要求3的物理量检测设备，其中，所述电阻R5和R6的电阻值被调整，以使得在所述桥接电路的第一和第二输出点之间所产生的差分电压的幅度随温度的变化在大约0℃到大约80℃的范围中为大约0.1％/℃或者更少。

5.根据权利要求1的物理量检测设备，其中，所述桥接电路包括：

第一电桥臂，用于将所述第一输入点电连接到所述第一输出点；

第二电桥臂，用于将所述第一输出点电连接到所述第二输入点；

第三电桥臂，用于将所述第一输入点电连接到所述第二输出点；以及

第四电桥臂，用于将所述第二输出点电连接到所述第二输入点；其中

所述第一电桥臂包括所述第一传感器元件，以及所述第二电桥臂包括所述第二传感器元件，以及

所述第一和第二电桥臂的总阻抗小于所述第三和第四电桥臂的总阻抗。

6.根据权利要求1的物理量检测设备，其中，所述第一和第二传感器元件中的每个都是磁致伸缩传感器元件，所述元件的阻抗根据给定的负载而改变，以及所要测量的所述物理量是被放置在所述第一和第二传感器元件之一上的负载。

7.根据权利要求6的物理量检测设备，其中，所述第一传感器元件是第一磁致伸缩传感器元件，所述第一磁致伸缩传感器元件包括由磁致伸缩材料所制成的第一磁致伸缩部件和围绕所述第一磁致伸缩部件的第一线圈，所述第一线圈将所述第一输入点和所述第一输出点电连接在一起，以及所述第二传感器元件是第二磁致伸缩传感器元件，所述第二磁致伸缩传感器元件包括由所述磁致伸缩材料所制成的第二磁致伸缩部件和围绕所述第二磁致伸缩部件的第二线圈，以及所述第二线圈将所述第一输出点和所述第二输入点电连接在一起。

8.根据权利要求5的物理量检测设备，其中，所述第一和第二电桥臂中的至少一个包括平衡可变电阻器。

9.根据权利要求5的物理量检测设备，其中，所述桥接电路还包括平衡可变电阻器，所述平衡可变电阻器被串联连接在所述第一和第二传感器元件之间，以及所述第一输出点被连接到所述平衡可变电阻器。

10.根据权利要求9的物理量检测设备，其中，所述桥接电路还包括第二平衡可变电阻器，所述第二平衡可变电阻器被串联连接在所述第三和第四电桥臂之间，以及所述第二输出点被连接到所述第二平衡可变电阻器。

11.根据权利要求10的物理量检测设备，其中，当所述检测设备执行测量操作时，在所述第一输出点和所述差分放大器之间以及在所述第二输出点和所述差分放大器之间基本上没有电流流过。

12.根据权利要求1的物理量检测设备，其中，所述AC电压产生器、所述桥接电路和所述差分放大器一起被集成在共同的电路板上。

13.一种运载工具，包括：

根据权利要求1的所述物理量检测设备；以及

引擎，其可被耦合到所述物理量检测设备上，以便根据由所述物理量检测设备所检测的物理量来控制所述引擎的运转。

14.根据权利要求13的运载工具，其中，由所述物理量检测设备所检测的所述物理量是取决于由操作者在所述运载工具把手上施加的力的量。

15.根据权利要求13的运载工具，其中，所述运载工具是喷射推进式的船。

16.根据权利要求13的运载工具，其中，所述物理量检测设备包括操纵转矩传感器。